Neytronlar maddənin əsas tikinti bloklarından biridir. Sabit bir atom nüvəsinin bir hissəsi olduqları müddətcə orada ixtiyari müddət ərzində qala bilərlər. Ancaq sərbəst neytronlar üçün vəziyyət fərqlidir: onlar orta hesabla təxminən 15 dəqiqədən sonra parçalanırlar.

Qəribədir ki, sərbəst neytronların bu orta ömrü üçün müxtəlif ziddiyyətli nəticələr əldə edilmişdir – neytronların bir neytron şüasında və ya bir növ “şüşə” ilə ölçülməsindən asılı olaraq .

TU Wien-də bir araşdırma qrupu indi mümkün bir izahat təklif etdi: Neytronun əvvəllər kəşf edilməmiş həyəcanlı halları ola bilər. Bu o demək olardı ki, bəzi neytronlar bir az daha çox enerjiyə və bir az fərqli ömür müddətinə malik olduqları vəziyyətdə ola bilər. Bu, ölçülmüş uyğunsuzluqları izah edə bilər.

Təklif Physical Review D jurnalında dərc olunub . Komandanın artıq bu neytron vəziyyətini necə aşkar etmək barədə fikirləri var.

İki ölçmə üsulu, iki nəticə

Təsadüfən, heç bir səbəb olmadan, neytronlar kvant nəzəriyyəsinin qanunlarına görə kortəbii olaraq parçalana bilər – protona, elektrona və antineytrinoya çevrilə bilər. Bu, xüsusilə sərbəst neytron olduqda mümkündür. Neytron digər hissəciklərlə birləşərək atom nüvəsi əmələ gətirirsə , sabit ola bilər.

Sərbəst neytronların orta ömrünü ölçmək təəccüblü dərəcədə çətindir. TU Wien-in Nəzəri Fizika İnstitutundan Benjamin Koch deyir: “Təxminən 30 ildir ki, fizikləri bu mövzuda ziddiyyətli nəticələr çaşdırıb.

O, həmkarı Feliks Hummellə birlikdə bu tapmacanı təhlil edib. İkisi həmçinin TU Wien Atom İnstitutundan Hartmut Abelenin rəhbərlik etdiyi neytron tədqiqat qrupu ilə sıx əməkdaşlıq edir.

“Belə ölçmələr üçün nüvə reaktoru çox vaxt neytron mənbəyi kimi istifadə olunur” deyə Koch izah edir. “Sərbəst neytronlar reaktorda radioaktiv parçalanma zamanı yaranır . Bu sərbəst neytronlar daha sonra dəqiq ölçülə bilən neytron şüasına yönəldilə bilər.”

Neytron şüasının başlanğıcında neçə neytron olduğunu və parçalanma prosesi ilə nə qədər protonun əmələ gəldiyini ölçmək olar. Bu dəyərlər çox dəqiq müəyyən edilərsə, şüadakı neytronların orta ömrünü hesablamaq olar.

Bununla belə, başqa cür yanaşmaq və məsələn, maqnit sahələrinin köməyi ilə neytronları bir növ “şüşə”də saxlamağa çalışmaq da mümkündür. “Bu, neytron şüasından çıxan neytronların şüşədəki neytronlardan təxminən səkkiz saniyə daha uzun yaşadığını göstərir” deyir Koch.

“Orta ömrü 900 saniyədən bir qədər az olan bu, əhəmiyyətli bir fərqdir – sadəcə ölçmə qeyri-dəqiqliyi ilə izah olunmayacaq qədər böyükdür.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1729101754&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-neutron-lifetime-problem-solution.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOS4wLjY2NjguMTAxIl0sWyJOb3Q9QT9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiXV0sMF0.&dt=1729101753698&bpp=1&bdt=1072&idt=49&shv=r20241014&mjsv=m202410150101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D534c8786bf75d2ee%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DALNI_MbTHKZxl7gLOzTILa8TX13EitEOIw&gpic=UID%3D00000f0bc87df992%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DALNI_MaecMbMcxPwV-J3CvP8YQRtr_yFWw&eo_id_str=ID%3D225932ab59df61d0%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DAA-AfjYAtaJRoyFre-9Jvpoxw817&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6324406944502&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2656&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31087891%2C44795921%2C95344188%2C95345271%2C31088101&oid=2&pvsid=4073934130489373&tmod=520045854&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsW251bGwsbnVsbCxudWxsLCJkZXByZWNhdGVkX2thbm9uIl0sbnVsbCwxXQ..&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=1167

Naməlum yeni dövlət?

Koch və Hummelə görə, bu uyğunsuzluğu izah etmək olar ki, neytronların həyəcanlanmış vəziyyətləri – bir az daha yüksək enerji ilə əvvəllər kəşf edilməmiş vəziyyətlər ola bilər. Belə vəziyyətlər atomlar üçün yaxşı məlumdur və məsələn, lazerlər üçün əsasdır.

“Neytronlarla belə vəziyyətləri dəqiq hesablamaq daha çətindir” deyir Koch. “Lakin neytronların ömrü boyu ölçmələrinin fərqli nəticələrini izah etmək üçün onların hansı xüsusiyyətlərə malik olması lazım olduğunu təxmin edə bilərik.”

Tədqiqatçıların fərziyyəsi ondan ibarətdir ki, sərbəst neytronlar radioaktiv parçalanmadan çıxdıqda ilkin olaraq müxtəlif vəziyyətlərin qarışığında olurlar: Onların bəziləri əsas vəziyyət deyilən adi neytronlardır, lakin bəziləri həyəcanlı vəziyyətdədirlər. bir az daha çox enerji. Lakin zaman keçdikcə bu həyəcanlı neytronlar tədricən əsas vəziyyətinə keçirlər.

Hummel deyir: “Bunu köpük vannası kimi düşünə bilərsiniz”. “Əgər enerji əlavə edib köpürtsəm, çoxlu köpük əmələ gəlir – deyə bilərsiniz ki, mən köpük vannasını həyəcanlı vəziyyətə salmışam. Amma gözləsəm, baloncuklar partlayır və hamam əvvəlki vəziyyətinə qayıdır. özü.”

Həyəcanlanmış neytron vəziyyətləri haqqında nəzəriyyə doğrudursa, bu, bir neytron şüasında bir neçə fərqli neytron vəziyyətinin əhəmiyyətli sayda olması deməkdir. Digər tərəfdən, şüşədəki neytronlar, demək olar ki, yalnız yer vəziyyətində olan neytronlar olardı. Axı, neytronların soyuması və şüşədə tutulması üçün vaxt lazımdır – bu zaman böyük əksəriyyət artıq öz yer vəziyyətinə qayıdacaq.

Hummel deyir: “Bizim modelimizə görə, neytronun parçalanma ehtimalı onun vəziyyətindən çox asılıdır”. Məntiqi olaraq, bu da neytron şüasındakı neytronların və neytron şüşəsindəki neytronların fərqli orta ömrü ilə nəticələnir.

Əlavə təcrübələr lazımdır

“Bizim hesablama modelimiz axtarmalı olduğumuz parametr diapazonunu göstərir” dedi Koch. ” Həyəcanlı vəziyyətin ömrü 300 saniyədən qısa olmalıdır, əks halda fərqi izah edə bilməzsiniz. Amma o, həm də 5 millisaniyədən çox olmalıdır, əks halda neytronlar şüaya çatmazdan əvvəl artıq əsas vəziyyətinə qayıdacaqdılar. təcrübə.”

Əvvəllər kəşf edilməmiş neytron hallarının fərziyyəsi keçmiş təcrübələrdən əldə edilən məlumatlardan istifadə etməklə sınaqdan keçirilə bilər. Bununla belə, bu məlumatlar yenidən qiymətləndirilməlidir və inandırıcı sübut üçün əlavə təcrübələr tələb olunacaq. İndi belə təcrübələr planlaşdırılır.

Bu məqsədlə tədqiqatçılar PERC və PERKEO təcrübələri bu vəzifə üçün çox uyğun olan TU Wien Atom və Subatomik Fizika İnstitutunun komandaları ilə sıx əlaqə qururlar. İsveçrədən və ABŞ-ın Los Alamosundan olan tədqiqat qrupları da yeni fərziyyəni yoxlamaq üçün öz ölçmə metodlarından istifadə etməyə artıq maraq göstəriblər.

Texniki və konseptual olaraq heç bir şey lazımi ölçmələrə mane olmur. Beləliklə, biz tezliklə yeni tezisin fizikada onilliklər köhnə problemini həll edib-etmədiyini öyrənəcəyimizə ümid edə bilərik.

Daha çox məlumat: Benjamin Koch et al, Neytron ömür boyu tapmacasının həllinə dair maraqlı göstəriş, Fiziki İcmal D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.110.073004

Jurnal məlumatı: Physical Review D 

Vyana Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir