НОВИНИ


ПРИ РАЗПАДА НА НЕУТРОНА МОЖЕ БИ СЕ ОТДЕЛЯТ ЧАСТИЦИ ТЪМНА МАТЕРИЯ
24.01.2018


Повече от 20 години физиците не успяха да обяснят защо два вида експерименти дават различни стойности за времето на  живот на неутрона.
 

Сега двама учени представят алтернативно обяснение - че от време на време неутронният разпад отделя неизвестна досега частица, която може да обясни тъмната материя на Вселената, съобщава Physics World

Констатациите на изследването са публикувани на сървъра arXiv.

Ядрата на атомите са съставени от протони и неутрони. Всички наблюдения показват, че протоните са стабилни и не се  разпадат. Докато неутроните са стабилни в атомното ядро и могат да са стари колкото Вселената, свободните неутрони се разпадат на протон, електрон и антинеутрино.

Бета разпад на неутрона (от два долни и един горен кварк) на протон, електрон и антинеутрино, благодарение на слабото взаимодействие.

Подобно на всички радиоактивни материали разпадът на свободните неутрони има период на полуразпад, за който (средно) половината от група неутрони ще се разпадне в рамките на определен период от време. Има два начина за измерване на периода на полуразпад на неутрона, но резултатите са различни.

Първият метод е известен като метод на лъча (beam method). При този метод неутроните се изпращат в магнитен "протонен капан". Тъй като неутроните се разпадат на протони и др., броят на протоните, уловени от капана дават мярка колко неутрони са се разпаднали в даден момент. Полученият по този метод период на полуразпад на неутрона е между 886 и 890 секунди. Вторият метод е известен като метод на бутилката (bottle method). Този експеримент държи свръхстудени неутрони в магнитна бутилка и измерва броя на неутроните, които остават след определен период от време. Получената стойност на периода на полуразпад на неутрона е между 878 и 879 секунди. Тези два метода трябва да доведат до един и същ резултат, но те очевидно не го правят, пише астрофизикът Байън Коберлейн (Brian Koberlein) в блога си.

Двата метода сават разлика в резултатите осем секунди. Разликата между двете измервания е постоянна и изглежда, че не се дължи на грешки при измерването и никой не знае защо е така. Една съществена разлика между методите е, че методът на лъча брои продуктите от разпада (протоните), докато методът на бутилката брои неразпадналите се неутрони. Възможно е някои неутрони да се разпадат в нещо различно от протон, електрон и антинеутрино.

Може би те се разпадат в някаква частица тъмна материя, например. Друга възможност е, студените неутрони, държани заедно, по някакъв начин съкращават малко периода си на полуразпад се дължи на някои все още неизвестни физически фактори.

В най-новата си работа двамата физици, Бартош Форнъл (Bartosz Fornal) и Бенджамин Гринстайн (Benjamin Fornal) от Университета на Калифорния в Сан Диего, сега предполагат, че тази аномалия в разпада на неутроните показва наличието на частици тъмната материя.

Идеята е, че докато повечето неутрони изчезват през бета разпада, една малка част (около 1%) се разпада в частица от "тъмния сектор" - процес, който би нарушил запазването на барионното число.

Освен това такава частица след това ще възникне и електрон-позитронна двойка или фотон. Разпадът в частица тъмна материя ("χ") и един фотон (γ), което ще изглежда така:

Кредит: Fornal en Grinstein.

Докато методът на бутилката измерва както бета, така и тъмния разпад, методът на лъча може да открие само бета разпада. В резултат на това експериментите с метода на лъча надценяват времето на живот на неутрона.

Масата на предполагаемите частици тъмна материя, според двамата учени, трябва да бъде между 937.9 и 938.8 MeV, малко по-леки от масата на неутрона, 939.6 MeV.


 

 

 
източник: nauka.offnews.bg

 


 
844146