Pomocí blízkých setkání kosmické lodi NASA MESSENGER s Venuší a Merkurem byli vědci schopni změřit životnost neutronů, což je důležitá předpověď Standardního modelu částicové fyziky.
Neutron (hmotná, neutrálně nabitá částice) svázaný uvnitř atomového jádra může žít v podstatě navždy. Ale jakmile se neutron osvobodí z těchto jaderných omezení, nebude mít dlouhou životnost. Za pouhých 15 minut se rozpadne na spršku dalších částic, jako je jeho kladně nabitý sourozenec, proton a neutrino.
Bylo provedeno mnoho experimentů, které se pokusily zjistit přesnou dobu života neutronu. Jedna sada experimentů zahrnuje nalepení svazku neutronů do láhve, chvíli čekání, pak se vrátit k láhvi a počítat, kolik jich zbývá. Výsledkem je průměrná životnost 14 minut a 39 sekund.
Druhá metoda zahrnuje sestřelení paprsku neutrony a počítání, kolik se jich dostane na konec. Kupodivu to má za následek průměrnou životnost 14 minut a 48 sekund.
Po mnoho let byly nejistoty těchto měření větší než 9sekundový rozdíl mezi nimi. Ale jak jsme byli v počítání neutronů lepší a lepší, nejistoty klesly, ale rozdíl mezi měřeními zůstal.
Z teoretického hlediska zahrnují předpovědi velmi obtížné výpočty a nemohou vybrat jasného vítěze.
Potřebujeme nerozhodný výsledek.
Neutronová zpráva z Merkuru
NASA nenavrhla svou kosmickou loď MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) ke studiu rozpadu neutronů, ale tým výzkumníků byl schopen použít data získaná ze sondy. udělat přesně to .
MESSENGER strávil nějaký čas v blízkosti Venuše a Rtuť a tyto planety fungovaly jako obří láhve. Příležitostně by se volné neutrony produkovaly různými procesy na povrchu a některé z nich by se rozpadly na protony, které by kosmická loď mohla detekovat vysoko na oběžné dráze.
Porovnáním rychlosti příchozího protonu s výškou MESSENGERu nad povrchem mohli vědci zjistit rychlost rozpadu neutronu. Dosáhli měření 13 minut plus minus 130 sekund.
Vzhledem k tomu, že tato metoda má tak velkou nejistotu, nemůže zatím mezi metodami rozlišovat, ale budoucí analýzy by mohly - zejména s možnou kosmickou lodí navrženou přesně k tomu.
Na rychlosti rozpadu neutronů nám tolik záleží z několika důvodů. Za prvé, je to důležitá předpověď našich nejpokročilejších modelů jaderného světa a její přesné měření by nám mohlo pomoci porozumět nové fyzice. Za druhé, tvorba prvků v raných okamžicích velkého třesku (jako je vodík a helium ve vás právě teď) závisí na tom, jak rychle se neutron rozpadá. Čím více rozumíme neutronu, tím více rozumíme velkému třesku.