중성자가 반양성자와 양전자가 될 수 있나요?
중성자는 "붕괴"를 통해 전자와 반중성미자를 방출한 다음 양성자로 변환될 수 있습니다. 자유 중성자의 수명은 약 15분입니다. 실험 물리학에서는 중성자 수명의 존재를 측정하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 차이점은 수십 년 동안 과학자들을 혼란스럽게 했던 중성자 붕괴 시간의 미스터리입니다.
원자핵은 중성자와 양성자로 구성되어 있습니다. 중성자는 1단위의 양전하를 가지고 있습니다. 중성자와 양성자의 질량은 둘 다 3개의 쿼크로 구성되어 있습니다. 중성자 반감기는 상당히 다릅니다.
자유 양성자는 매우 안정적이다. 일본의 슈퍼카미오칸데 검출기로 측정한 양성자 반감기는 최소 10^35년(1000억억년)이다. 거의 그 정도.
그러나 자유 중성자는 평균 수명이 약 15분에 불과할 정도로 매우 불안정하며(평균 수명 = 반감기 / ln2 ? 1.44*반감기) 이후 전자와 반중성미자를 방출합니다. β 붕괴를 통해 양성자로 변환되면 전체 과정이 중입자수의 보존을 만족하지만 중성자는 핵 내에서 매우 안정적입니다.
과학자들은 자유 중성자의 평균 수명을 측정하는 두 가지 방법을 가지고 있습니다. 간단한 과정은 다음과 같습니다.
방법 1: 일정량의 자유 중성자를 용기에 넣고 측정합니다. 남은 중성자의 수.
방법 2: 일정량의 유리 중성자를 용기에 넣고 일정 시간 후에 생성된 양성자의 수를 측정합니다.
두 방법 모두 측정 정확도가 매우 높습니다. 수십 년 동안 실험을 개선한 결과, 방법 1로 측정한 평균 중성자 수명은 14분 39초로 나타났습니다. 방법 2로 얻은 결과가 더 좋습니다. 첫 번째 방법보다 8초 더 길고, 두 가지 측정 방법이 큰 오류 범위 내에서 겹치지 않습니다. 이 결과는 과학자들을 혼란스럽게 하며 "중성자 붕괴 시간 미스터리"라고 불립니다.
중성자 붕괴 시간의 미스터리에 대해 과학자들은 처음에는 측정 장비의 정확성에 기인한다고 많은 추측을 내놓았습니다. 그러나 실험의 정확도가 향상되면서. 이 의심은 더 큰 미스터리에 숨겨져 있을 수 있습니다.
예를 들어 2018년 1월 미국 캘리포니아 대학교 물리학자 두 명이 중성자 붕괴 과정에서 '암흑 붕괴'가 발생할 확률이 약 1%라고 제안했는데, 이는 암흑물질, 이 설명은 중성자 붕괴의 미스터리를 설명할 수 있고, 암흑물질과 관련된 몇 가지 미스터리도 설명할 수 있지만 현재로서는 추측일 뿐이다.
중성자 붕괴 시간의 미스터리는 우주론에서 매우 중요하다. 이 미스터리가 풀릴 수 있다면 아원자 형성 과정을 이해하는 데 도움이 될 것이며, 암흑물질과 암흑에너지의 미스터리도 풀 수 있을 것이다. , 그리고 물리학의 새로운 장을 시작하세요.