中子寿命未解之谜 关乎宇宙最初的样子(2)_生活健康报
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中子寿命未解之谜 关乎宇宙最初的样子(2)

  冷中子是能量很低、特别安静的中子,1947年,大物理学家费米就利用氧化铍晶体过滤反应堆中子,获得了冷中子。中子碰撞到一些表面上,是可以全反射的。利用这个特性,科学家用各种办法,从反应堆出来的中子流中,淘汰过分活跃的家伙,比如用弯弯曲曲的管道壁,或者多次反射的涡轮,最终,冷中子被引入几十米外的“保温瓶”,供人研究。

  现在物理学家怀疑,在“保温瓶”法测量中,中子有可能在一定条件下与瓶壁发生反应,产生各种物质。世界领先的“保温瓶”法研究者之一彼得·吉尔腾波特告诉《科学美国人》:中子碰到瓶壁时,或许会被壁上的污染物干扰。因此他的团队正研制一个较大的瓶子,并将其测量结果与使用小瓶子的测量结果进行比较。

  而发表于《科学》杂志的一项成果称,印第安纳大学能源与物质探测中心已经改进了冷中子的容器。根据印第安纳大学公开的材料,新办法是用磁场和引力场来约束中子,而非任何有形的材料——虽然中子不带电荷,但它自转带来的磁矩使它可以与磁场作用;而重力约束,让这个瓶子可以没有盖子,这更有利于安装测量设备。

  该实验的领导者刘晨宇教授说:“我们将超过5000个单磁体组合在一起,形成一个陷阱,强磁场有效地悬浮了中子。”

  “中子可以在我们的陷阱内生活3周,这时间比任何先前构造的‘瓶’陷阱都要长得多。”刘晨宇说,“这种长捕集器寿命使得实现高精度测量成为可能。”

  不光是测量中子寿命,另一些重要的实验也可能获益于改进版的“保温瓶”。比如加州理工学院宣布,他们正在搭建的中子电偶极矩实验,试图在旋转的冷中子中寻找电荷分布的不对称性,这或许能解释宇宙中为何反物质如此少,由此超越标准模型物理学。

  本报记者 高 博

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