确定中子寿命的第三种方法

一种基于太空的测量中子寿命的方法可以解决一个长期的争议。

NASA/JHU/APL

自由中子的寿命是多少？用于测量这个数量的两种技术产生了880秒和888秒的相互矛盾的答案。现在，约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的杰克·威尔逊和他的同事们展示了第三种方法，通过提高精确度可以打破这种僵局，让研究人员排除或引入新的物理。

目前测量中子寿命的两种方法是“瓶法”和“束法”。在瓶子实验中，研究人员使用磁场捕获中子，然后数一段时间后剩下的中子数。束流实验通过中子束的衰变产物确定了其寿命，发现其寿命比用瓶技术测量的寿命长8秒。这个长达数十年的分歧可能源于未解释的实验错误，但最近的预测表明它也可能来自暗物质。为了确定哪种方法是正确的，研究人员需要对中子寿命进行独立的测量，而这正是新论证所提供的。

这种方法包括测量行星附近的中子数，这些中子是在宇宙射线撞击地球大气层或表面时产生的，它们的数量随着高度的变化而衰减。在一个原理验证实验中，研究小组分析了美国宇航局信使号飞船通过水星和金星时的测量结果，发现寿命为780±60秒。虽然这个数值有很大的不确定性，但威尔逊指出，测量是为了其他目的，并表示在未来的专门任务中，应该有更精确的测量。

这项研究发表在《物理研究评论》上。

凯瑟琳·赖特是物理学的高级编辑。

更正(2020年6月11日)：该报道已更新，以更正杰克·威尔逊的隶属关系，他是约翰·霍普金斯大学应用物理实验室，而不是之前所说的约翰·霍普金斯大学。

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