Νέα δεδομένα παρέχουν ενδείξεις για το πρόβλημα της διάρκειας ζωής των νετρονίων για δεκαετίες

Οι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να μετρήσουν τη διάρκεια ζωής ενός νετρονίου – ενός υποατομικού σωματιδίου με ουδέτερο φορτίο – από το διάστημα για πρώτη φορά.

Πιστεύουν ότι αυτή η νέα μέθοδος, η οποία περιλαμβάνει τη μέτρηση των ρυθμών με τους οποίους αυτά τα σωματίδια διαρρέουν από τον Ερμή και την Αφροδίτη, θα μπορούσε να βοηθήσει να ρίξει φως στο πώς σχηματίστηκε το Σύμπαν πριν από σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα σχεδόν κάθε ατόμου και μπορούν γρήγορα να αποσυντεθούν σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια όταν βρίσκονται έξω από το άτομο.

Δύο εργαστηριακές μέθοδοι έχουν βρει στο παρελθόν αυτά τα άπιαστα σωματίδια να επιβιώνουν για λιγότερο από 15 λεπτά κατά μέσο όρο – με τη μέθοδο «μπουκάλι» να υπολογίζει τη διάρκεια ζωής των νετρονίων σε 14 λεπτά, 39 δευτερόλεπτα και την τεχνική «δέσμης» να βρίσκει τη διάρκεια ζωής σε εννέα δευτερόλεπτα περισσότερο από τη μέθοδο φιάλης.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη σωματιδιακή φυσική:

• Οι ανιχνευτές σωματιδίων που διερευνούν το Σύμπαν
• Η ασθενής πυρηνική αλληλεπίδραση:η αινιγματική θεμελιώδης δύναμη που καθιστά δυνατή τη ζωή

Οι ερευνητές πιστεύουν τα ευρήματά τους, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physical Review Research , θα μπορούσε να βοηθήσει στον τερματισμό της δεκαετίας συζήτησης σχετικά με το πόσο μπορούν να επιβιώσουν τα νετρόνια.

Ο συγγραφέας της μελέτης Dr Vincent Eke, από το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Durham, δήλωσε:«Οι μέθοδοι που βασίζονται στο διάστημα προσφέρουν τη δυνατότητα να σπάσει το αδιέξοδο μεταξύ των δύο ανταγωνιστικών τεχνικών μέτρησης με βάση τη Γη».

Μαζί με επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Durham, μια ομάδα διεθνών ερευνητών χρησιμοποίησε δεδομένα από το διαστημόπλοιο Messenger της NASA για να μετρήσει τους ρυθμούς με τους οποίους τα νετρόνια εκτινάσσονταν από την Αφροδίτη και τον Ερμή.

Οι ερευνητές υπολόγισαν τη διάρκεια ζωής ενός νετρονίου σε 13 λεπτά, αλλά τα δεδομένα τους δείχνουν ότι η πραγματική τιμή θα μπορούσε να είναι έως και 130 δευτερόλεπτα υψηλότερη ή χαμηλότερη. Πρόσθεσαν ότι οι ακριβέστερες μετρήσεις θα απαιτούσαν ειδική διαστημική αποστολή.

Ο Δρ Jacob Kegerreis, επίσης από το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, είπε:«Αν και το Messenger σχεδιάστηκε για άλλους σκοπούς, ήμασταν σε θέση να χρησιμοποιήσουμε τα δεδομένα για να υπολογίσουμε τη διάρκεια ζωής των νετρονίων.

"Το διαστημόπλοιο έκανε παρατηρήσεις σε μεγάλο εύρος υψών πάνω από τις επιφάνειες της Αφροδίτης και του Ερμή, κάτι που μας επέτρεψε να μετρήσουμε πώς αλλάζει η ροή νετρονίων με την απόσταση από τους πλανήτες."

Ως μέρος των επόμενων βημάτων στην εργασία τους, οι ερευνητές ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν τη νέα τους μέθοδο για να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν ένα όργανο που μπορεί να λάβει περισσότερες μετρήσεις υψηλής ακρίβειας της διάρκειας ζωής των νετρονίων.

Q&A Reader:Τι συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα ενός ατόμου;

Ρωτήθηκε από:David Kelly, Manchester

Όλα τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα και ως αποτέλεσμα απωθούν το ένα το άλλο. Έτσι, το γεγονός ότι υπάρχουν ακόμη και άτομα δείχνει μια δύναμη ικανή να υπερνικήσει αυτήν την απώθηση.

Ονομάζεται ισχυρή αλληλεπίδραση, η προέλευσή της έγκειται στα σωματίδια που κρύβονται μέσα τόσο στα πρωτόνια όσο και στα νετρόνια, που ονομάζονται κουάρκ. Αυτά έχουν μια περίεργη μορφή φορτίου, που ιδιότροπα αποκαλείται «χρώμα», που τα κολλάει μεταξύ τους μέσα στα σωματίδια ξενιστή τους – και επίσης διαρρέει για να δεσμεύσει τα πρωτόνια και τα νετρόνια μεταξύ τους επίσης.

Διαβάστε περισσότερα:

• Πόση είναι η απόσταση από έναν πυρήνα σε ένα ηλεκτρόνιο;
• Τι σχήμα έχουν τα υποατομικά σωματίδια;