Ни одно изречение не имеет такой принудительной силы, какую имеет любое явление природы.

Галилео Галилей
Физики измерили свойство нейтрона более точно, чем когда-либо прежде

Ученые из Университета Сассекса измерили свойство нейтрона – фундаментальной частицы во Вселенной – более точно, чем когда-либо прежде. Их работа является частью исследования того, почему во Вселенной осталась материя, то есть почему вся антиматерия, созданная в результате Большого Взрыва, не просто уничтожила материю.

Команда ученых, включавшая в себя научно-техническую лабораторию Резерфорда Эпплтона (STFC) в Великобритании, Институт Пола Шеррера (PSI) в Швейцарии и ряд других учреждений, изучала, действует ли нейтрон как “электрический компас”.

Считается, что нейтроны имеют слегка асимметричную форму, будучи слегка положительными на одном конце и слегка отрицательными на другом — что-то вроде электрического эквивалента стержневого магнита. Это так называемый “электрический дипольный момент” (EDM), и это то, что искала команда.

Это важная часть загадки о том, почему материя остается во Вселенной, потому что научные теории о том, почему остается материя, также предсказывают, что нейтроны в большей или меньшей степени обладают свойством “электрического компаса”. Измерив его, ученые смогут приблизиться к истине о том, почему материя остается неизменной.

Группа физиков обнаружила, что нейтрон имеет значительно меньшую ЭДМ, чем предсказывали различные теории о том, почему материя остается во Вселенной; это делает эти теории менее вероятными, поэтому их нужно изменить или найти новые теории.

Профессор Филип Харрис, глава Школы математических и физических наук и руководитель группы EDM в Сассекском университете, сказал:

“После более чем двух десятилетий работы исследователей в Университете Сассекса и других местах, окончательный результат появился в результате эксперимента, направленного на решение одной из самых глубоких проблем космологии за последние пятьдесят лет, а именно: вопрос о том, почему Вселенная содержит намного больше материи, чем антиматерии, и, действительно, почему она теперь содержит какую-либо материю вообще. Почему антиматерия не уничтожила всю материю? Почему вообще осталась какая-то материя?

– Ответ связан со структурной асимметрией, которая должна проявляться в таких фундаментальных частицах, как нейтроны. Это то, что мы искали. Мы обнаружили, что “электрический дипольный момент” меньше, чем считалось ранее. Это помогает нам исключить теории о том, почему материя остается – потому что теории, управляющие этими двумя вещами, связаны.

– Мы установили новый международный стандарт чувствительности для этого эксперимента. То, что мы ищем в нейтроне — асимметрию, которая показывает, что он положителен на одном конце и отрицателен на другом, — это невероятно крошечно. Наш эксперимент позволил измерить ее в таких деталях, что если бы асимметрию можно было увеличить до размера футбольного мяча, то футбольный мяч, увеличенный на ту же величину, заполнил бы всю видимую Вселенную.”

Эксперимент представляет собой усовершенствованную версию устройства, первоначально разработанного исследователями из Университета Сассекса и Лаборатории Резерфорда Эпплтона (RAL), и который непрерывно удерживал мировой рекорд чувствительности с 1999 года до настоящего времени.

Доктор Мауриц ван дер Гринтен из Лаборатории Резерфорда Эпплтона (RAL) сказал: “эксперимент сочетает в себе различные современные технологии, которые все должны выполняться одновременно. Мы рады, что оборудование, технологии и экспертные знания, разработанные учеными из RAL, внесли свой вклад в работу по достижению предела по этому важному параметру.”

50 000 измерений

Любой электрический дипольный момент, который может иметь нейтрон, очень мал, и поэтому его чрезвычайно трудно измерить. Предыдущие измерения, проведенные другими исследователями, подтвердили это.

В частности, команда ученых должна была проделать большую работу, чтобы сохранить местное магнитное поле очень постоянным во время их последнего измерения. Например, каждый грузовик, который проезжал по дороге рядом с Институтом, нарушал магнитное поле в масштабе, который был бы значимым для эксперимента, поэтому этот эффект должен был быть компенсирован во время измерения.

Кроме того, число наблюдаемых нейтронов должно быть достаточно большим, чтобы можно было измерить электрический дипольный момент. Измерения проводились в течение двух лет.

Были измерены так называемые ультрахолодные нейтроны, то есть нейтроны со сравнительно малой скоростью. Каждые 300 секунд пучок из более чем 10 000 нейтронов направлялся на эксперимент и подробно изучался. Исследователи измерили в общей сложности 50 000 таких пучков. Измеренное значение ЭДМ нейтрона оказалось равно: dn=(0.0 ± 1.1stat ± 0.2sys)×10−26  e.cm.

Последние результаты исследователей подтвердили и улучшили результаты их предшественников: был установлен новый международный стандарт. Размер ЭДМ все еще слишком мал, чтобы измерить его с помощью инструментов, которые использовались до сих пор, поэтому некоторые теории, которые пытались объяснить избыток материи, стали менее вероятными. Таким образом, тайна еще остается.

Следующее, более точное, измерение уже строится на PSI. Коллаборация PSI рассчитывает начать следующую серию измерений к 2021 году.

Источник: https://ab-news.ru/2020/03/01/fiziki-izmerili-svoystvo-neytrona-bolee-tochno-chem-kogda-libo-prezhde/
Просмотров: 164 | Добавил: Учитель | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email:
Все смайлы
Код *: