Celem eksperymentu było zmierzenie, jaka jest średnia długość życia neutronu poza jądrem atomowym. Wyniki zostały opisane w Physical Review Letters.
Ta praca ustanawia nowy złoty standard dla pomiaru, który ma fundamentalne znaczenie dla takich pytań, jak względne obfitości pierwiastków powstałych we wczesnym wszechświecie. Jesteśmy dumni z wieloletniej roli IU jako instytucji wiodącej w tej pracy.David Baxter, przewodniczący Wydziału Fizyki IU Bloomington College of Arts and Sciences
Liczenie ultrazimnych neutronów
W badaniach użyto neutronów wytwarzanych w Ultracold Neutrons (UCN) w Los Alamos National Laboratory. W eksperymencie UCNtau, podstawę którego stanowi “wanna” wyłożona ok. 4000 magnesami, są wychwytywane te neutrony, których temperatura jest zbliżona do zera bezwzględnego (−273,15oC).
Proces, w którym neutron “rozpada się” na proton – z emisją lekkiego elektronu i prawie bezmasowego neutrina – jest jednym z najbardziej fascynujących procesów znanych fizykom. Aby zmierzyć tę wartość trzeba się mocno nagimnastykować, ale warto, bo pomiary mogą rzucić światło na to, jak rozwijał się Wszechświat, a także, jakie są wady obowiązujących modeli.David Salvat, który kierował eksperymentami w Los Alamos
Wyjątkowość pułapki UCNtau pozwala na przechowywanie pozyskanych neutronów przez ponad 11 dni, a to znacznie dłużej niż w przypadku alternatywnych rozwiązań. To minimalizuje potrzebę wdrażania kolejnych poprawek do pomiarów żywotności neutronów.
W trakcie dwóch lat trwania eksperymentu, naukowcy policzyli ok. 40 mln neutronów. Z pomiarów wynika, że czas życia neutronu poza jądrem atomowym wynosi ok. 15 minut, a dokładniej: 879,6 ± 0,8 sekund.
Wyniki badań pomogą fizykom potwierdzić lub zaprzeczyć poprawności macierzy Cabibbo-Kobayashiego-Maskawy, która opisuje kwarki i odgrywa ważną rolę w Modelu Standardowym.