Розуміння раннього Всесвіту залежить від оцінки тривалості життя нейтронів

Розраховано період напіврозпаду нейтронів за допомогою ще одного способу з використанням космічного апарату, що обертається навколо Місяця.

Про це пише видання Universe.

Коли ми дивимося у нічне небо, ми бачимо Всесвіт таким, яким він був колись. Ми знаємо, що у минулому Всесвіт був теплішим і щільнішим, ніж зараз. Коли ми дивимося досить глибоко в небо, ми бачимо мікрохвильовий залишок Великого вибуху, відомий як космічний мікрохвильовий фон. Це знаменує межу того, що ми можемо побачити. Він позначає протяжність спостережуваного Всесвіту з нашої точки зору.

Спостережуваний нами космічний фон походить із часу, коли Всесвіту було вже близько 380 000 років. Ми не можемо безпосередньо спостерігати, що було до цього. Більша частина раннього періоду досить добре зрозуміла з урахуванням того, що ми знаємо про фізику, але найперші моменти Великого вибуху залишаються дещо загадкою. Відповідно до стандартної моделі, найперші моменти Всесвіту були настільки гарячими й щільними, що навіть фундаментальні сили Всесвіту діяли інакше, ніж зараз. Щоб краще зрозуміти Великий вибух, нам потрібно краще зрозуміти ці сили.

Однією з найважчих для розуміння сил є слабка взаємодія. На відміну від більш знайомих взаємодій, таких як гравітація та електромагнетизм, слабка в основному проявляється через ефект радіоактивного розпаду. Отже, ми можемо вивчати слабку взаємодію, вимірюючи швидкість розпаду. Але є проблема, коли справа доходить до нейтронів.

Разом з протонами, нейтрони складають ядра атомів, які ми бачимо навколо нас. Усередині атомного ядра нейтрони можуть бути надзвичайно стабільними. Але коли нейтрон сам по собі, він зазвичай розпадається за лічені хвилини. Швидкість розпаду нейтронів, як правило, виражається в термінах його періоду напіврозпаду. Тобто час, коли ймовірність розпаду нейтрона становить приблизно 50/50. Технічно цим вимірюють пов’язану величину, відому як час життя нейтронів, але ідея та сама.

Існує кілька способів вимірювання періоду напіврозпаду нейтронів, наприклад, вимірювання пучка нейтронів або їх охолодження та утримання в магнітній пастці, але різні методи дають різні результати для періоду напіврозпаду. Ці методи повинні дати однаковий результат, але це не так. Променевий метод дає час життя 888 секунд, а метод з пасткою – 879 секунд. Можливо, в методах є якась систематична помилка, але це розходження є проблемою для фундаментальної фізики. Проте нове дослідження виміряло розпад нейтронів третім способом, використовуючи космічний апарат, що обертається навколо Місяця.

Безповітряну поверхню Місяця постійно бомбардують космічні промені. Іноді космічний промінь вибиває нейтрон з поверхні Місяця. Оскільки нейтрон віддаляється від Місяця, у нього є ймовірність розпаду. Тому команда використовувала супутник NASA Lunar Prospector для підрахунку кількості нейтронів на різних орбітальних висотах. Виходячи з цього, вони розрахували час життя нейтронів у 887 секунд.

Результат недостатньо точний для розв’язання проблеми розпаду нейтронів, але він показує, що ми можемо використовувати космічний апарат для отримання дуже точних результатів. Досить точні, щоб майбутні місії могли розгадати найслабшу ланку ранньої космології.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.