Pirmą kartą kosmose buvo išmatuotas neutrono gyvavimo laikas

(Aleksandarnakovski / iStock / Getty Images)

Pirmą kartą mokslininkai išmatavo neutrono gyvavimo trukmę erdvėje. Klaidos riba reiškia, kad dar negalime jos susiaurinti, tačiau patobulinus techniką, tai gali pakeisti žaidimą.

Matote, kai saugiai įsitvirtina atomo branduolyje, subatominės dalelės, kurias vadiname neutronais, egzistuoja gana stabiliai. Išmesto iš šio branduolio neutrono gyvenimo trukmė yra žymiai trumpesnė.

Kiek trumpai? Na, mes tiksliai nežinome, nes mūsų matavimo metodai pateikia du skirtingus rezultatus, bet mokslininkai labai norėtų tai išspręsti. Naujasis kosmose esančių neutronų matavimo metodas galėtų padėti išsiaiškinti paslaptį.



Savo ruožtu tai galėtų padėti mums geriau suprasti, kaip greitai elementai susiformavo iš dalelių sriubos, kuri užpildė Visatą iškart po Didysis sprogimas , maždaug prieš 13,8 milijardo metų.

Šis procesas žinomas kaip Didžiojo sprogimo nukleosintezė, ir manoma, kad jis įvyko nuo 10 sekundžių iki 20 minučių po Didžiojo sprogimo. Žinodami, kiek laiko neutronai gali išgyventi patys, kosmologai galės apriboti viršutinę to laiko ribą.

„Tai pirmas kartas, kai kas nors išmatavo neutronų gyvavimo trukmę iš kosmoso“, sakė planetologas Jackas Wilsonas Johnso Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorijos vyriausiasis autorius, aprašantis naujus rezultatus.

„Tai įrodo šio metodo pagrįstumą, kuris vieną dieną gali būti būdas išspręsti šią anomaliją.

Nuo 1990-ųjų čia Žemėje buvo naudojamos dvi skirtingos eksperimentų klasės, siekiant išmatuoti neutrono gyvavimo trukmę: „butelis“ ir „spindulys“.

Taikydami butelio metodus, mokslininkai sukuria spąstus – mechaninį, gravitacinį, magnetinį arba kombinuotą – ir išmatuoja, kiek laiko jame esantys neutronai suyra.

Taikant pluošto metodus, mokslininkai paleidžia neutronų spindulį ir skaičiuoja protonus bei elektronus, kurie atsiranda neutronams skilus.

Abu šie metodai yra labai tikslūs, tačiau yra didelė problema. Butelio metodai vidutiniškai grąžina 879,5 sekundės arba 14 minučių ir 39 sekundžių skilimo laiką su 0,5 sekundės paklaida. Spindulio metodas grįžta vidutiniškai per 888 sekundes arba 14 minučių ir 48 sekundes su 2 sekundžių paklaida.

Tas 9 sekundžių skirtumas tarp dviejų vidurkių gal ir neatrodo daug, bet bandant susiaurinti neutrono gyvavimo trukmę, jis didžiulis – juolab kad paklaidos ribos net neprilygsta jo liesti. Ir čia atsiranda erdvė.

Kai kosminiai spinduliai, nuolat sklindantys per erdvę, susiduria su planetos paviršiuje ar jos atmosferoje esančiais atomais, kai kurie neutronai atsilaisvina ir patenka į erdvę, kol suyra. Teoriškai didesniame aukštyje neutronų turėtų būti mažiau, tačiau norint atlikti matavimus reikia tinkamo prietaiso reikiamame aukštyje.

2011–2015 m. NASA Merkurijus Paviršiaus, kosmoso aplinkos, GEochemijos ir nuotolio (MESSENGER) erdvėlaiviai skriejo aplink Merkurijų, tačiau jo maršrutas buvo sudėtingas, apimantis du Venera perskridimai ir trys Merkurijaus skrydžiai.

(Johns Hopkins APL)

Kai jis artėjo pro Venerą, MESSENGER neutronų spektrometras rinko duomenis apie neutronus, išplaukiančius iš planetos kelių kilometrų per sekundę greičiu.

Mažiausiame 339 kilometrų (210 mylių) aukštyje MESSENGER buvo arti didžiausio atstumo, kurį tie neutronai galėjo nukeliauti prieš suirdami. Panašūs matavimai buvo atlikti per Merkurijaus praskriejimą mažiausiai 205 kilometrų (127 mylių) aukštyje.

„Tai panašu į didelio butelio eksperimentą, tačiau užuot naudoję sienas ir magnetinius laukus, mes naudojame Veneros gravitaciją, kad sulaikytume neutronus tokiam laikui, kaip ir jų gyvavimo trukmė“, Wilsonas pasakė .

Norėdami apskaičiuoti neutronų gyvavimo trukmę, komanda modeliavo, kiek neutronų jie turėtų aptikti Veneros skrydžio aukštyje per tam tikrą gyvenimo trukmę, nuo 10 iki 17 minučių. Pagal šį modeliavimą geriausiai tiko maždaug 780 sekundžių – 13 minučių – gyvenimo trukmė.

Tačiau šis rezultatas taip pat buvo su 60 sekundžių paklaida abiem atvejais, o tai reiškia, kad jis vis dar yra butelio ir spindulio matavimų diapazone.

Taigi, neutronų gyvenimo trukmė dar nėra visiškai išspręsta. Tiesą sakant, MESSENGER nebandė rinkti duomenų tokiam skaičiavimui. Galimybė tai padaryti naudojant zondo duomenis – net ir esant didelei paklaidai – yra įspūdinga.

Komandos metodų sėkmė rodo, kad verta patobulinti matavimą atliekant tam skirtą misiją. Yra įvairios kosmoso agentūros šiuo metu svarsto Veneros zondus ; ir komanda stengiasi išsiaiškinti instrumentą, kuris galėtų atlikti reikiamus tikslius matavimus.

„Galiausiai norime sukurti ir sukurti erdvėlaivio instrumentą, kuris galėtų labai tiksliai išmatuoti neutronų tarnavimo laiką“, Wilsonas pasakė .

Tyrimas buvo paskelbtas m Fizinės apžvalgos tyrimai .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.