Problem został spotęgowany przez sprzeczne wyniki pomiarów poświęconych długości życia wolnych neutronów. Według badaczy zidentyfikowane odmienności wynikały między innymi z tego, czy objęte eksperymentami neutrony występowały w wiązce czy też zostawały zamknięte za pośrednictwem pól magnetycznych. Przedstawiciele Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu również zainteresowali się tematem i zaproponowali potencjalne wyjaśnienie.
Czytaj też: Niesamowity przełom w kwantowej technologii! Naukowcy odkryli, jak przechowywać informacje w jądrze atomu
Ich zdaniem neutrony mogą wykazywać stany wzbudzone, które do tej pory pozostawały nieznane nauce. To właśnie za ich sprawą takie neutrony miałyby mieć więcej energii i istnieć dłużej. Mając tego świadomość naukowcy będą chcieli przeprowadzić kolejne eksperymenty. Rezultaty tych dotychczasowych zaprezentowali natomiast w publikacji zamieszczonej na łamach Physical Review D.
Benjamin Koch, jeden z autorów nowych badań, zauważa, że rozbieżności w wynikach pomiarów dzieliły naukowe środowisko od trzydziestu lat. Jak dodaje, zwykle na potrzeby prowadzonych eksperymentów wykorzystywany jest reaktor jądrowy stanowiący źródło neutronów. Wolne neutrony powstają podczas rozpadu radioaktywnego w takim urządzeniu, a następnie trafiają do wiązki neutronów. Tam podlegają pomiarom.
Zagadka dotycząca długości życia neutronów skłoniła naukowców do rozważań na temat istnienia hipotetycznych stanów wzbudzonych o wyższej energii
Do określenia średniej długości życia neutronu wykorzystuje się proste obliczenie polegające na porównaniu, ile neutronów jest obecnych na początku wiązki i ile jest ich na końcu. Alternatywne podejście wykorzystuje pola magnetyczne w formie pułapki na neutrony. Stosując te metody naukowcy stwierdzili, że w przypadku wiązki czas życia neutronów jest o około osiem sekund dłuższy niż w zamknięciu magnetycznym. To zdecydowanie zauważalna różnica, którą trudno było wyjaśnić.
Według badaczy z Wiednia kluczem do zrozumienia tej rozbieżności są stany wzbudzone neutronów. To właśnie one miałyby prowadzić do zmiennego czasu ich życia. I choć podobna zależność jest znana w odniesieniu do atomów, to neutrony stanowią zdecydowanie większe wyzwanie dla fizyków. Ci biorą jednak pod uwagę scenariusz, w którym takie stany o wyższej energii zapewniają neutronom dłuższe życie.
Czytaj też: Chińscy naukowcy stworzyli najpotężniejszy magnes świata. Rewolucja w dziedzinie fizyki?
Zdaniem autorów wolne neutrony powstałe za pośrednictwem rozpadu w reaktorze miałyby początkowo znajdować się w mieszaninie różnych stanów. Tym sposobem część pozostawałaby w stanie podstawowym, podczas gdy inne – we wzbudzonym. Z czasem te drugie miałyby przechodzić do stanu podstawowego. Jak podsumowuje drugi z autorów, Benjamin Koch, czas istnienia stanu wzbudzonego musi być krótszy niż 300 sekund, a jednocześnie dłuższy niż 5 milisekund, aby dało się wyjaśnić zarejestrowany fenomen.