美科學家提出中子能衰變成暗物質粒子
2018年01月13日20:06

  新華社北京1月13日電 作為一種最尋常的基本粒子,中子可能有著不同尋常的黑暗秘密。美國科學家新近提出,中子會衰變成暗物質粒子,這種中子“暗衰變”可以解釋中子壽命“測不準”的原因。

  被束縛在原子核里的中子很穩定,但自由中子的壽命大約只有15分鍾,它會進行貝塔衰變,產生一個質子、一個電子和一個反中微子。測量自由中子的壽命有兩種主要方法,一種是根據衰變產物來推算,另一種是把中子束縛在容器里,統計特定時間後剩下的中子數量。

  到目前為止,這兩種方法的測量結果始終存在約8秒的差異,根據衰變推算的結果約為888秒,束縛在容器里的方法為879.6秒。這有可能是因為存在系統誤差,但也可能是因為中子還有不為人知的衰變方式,只統計貝塔衰變會把中子壽命估計得過長。

  英國《新科學家》雜誌最近報導,美國加利福尼亞大學聖迭戈分校的兩位物理學家提出,中子可能衰變成暗物質粒子。中子每發生一百次衰變,大約有一次是這樣的“暗衰變”,產生的暗物質粒子質量與中子相近。

  根據這個新模型,暗衰變會產生特定能量的單色光子和電子-正電子對,尋找這些粒子可以檢驗該理論是否正確。如果得到證據支持,這將是暗物質研究方面的一大突破;另一方面,確定自由中子的壽命也對物理學有重要意義。

  根據目前的宇宙模型,我們熟悉的物質只占宇宙的約5%,另有約27%是除引力外基本不與普通物質相互作用的“暗物質”,還有約68%是產生斥力而不是引力的“暗能量”。對於暗物質的本質,科學界提出了多種設想,包括一些假想中的粒子,如大質量弱相互作用粒子、軸子、惰性中微子等,但迄今尚無確切證據支持任何一種理論。

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