¿Pueden los neutrones convertirse en antiprotones y positrones?
Los neutrones pueden liberar un electrón y un antineutrino mediante "desintegración" y luego convertirse en un protón; la vida útil de un neutrón libre es de unos 15 minutos. La física experimental utiliza diferentes métodos para medir la existencia de la vida útil de los neutrones. La diferencia es el misterio del tiempo de desintegración de los neutrones que ha desconcertado a los científicos durante décadas.
El núcleo atómico está compuesto por neutrones y protones. Los neutrones están sin carga y los protones llevan una unidad de carga positiva. Las masas de los neutrones y los protones son muy similares. Ambos están compuestos por tres quarks, pero los protones y los protones. neutrones Las vidas medias son bastante diferentes.
Los protones libres son muy estables. La vida media de los protones medida por el detector Super-Kamiokande de Japón es de al menos 10^35 años (100 mil millones de billones de años). La vida media de los protones predicha por la física teórica es. casi tanto tiempo.
Pero los neutrones libres son muy inestables, con una vida media de sólo unos 15 minutos (vida media = vida media / ln2 ? 1,44*vida media), y luego liberarán un electrón y un antineutrino. a través de la desintegración, por lo tanto, cuando se convierte en un protón, todo el proceso satisface la conservación del número bariónico, pero el neutrón es muy estable en el núcleo.
Los científicos tienen dos métodos para medir la vida útil promedio de los neutrones libres. El proceso breve es:
Método 1: coloque una cierta cantidad de neutrones libres en el recipiente y mídalo después de un tiempo. período de tiempo. El número de neutrones que quedan.
Método 2: Introducir una determinada cantidad de neutrones libres en el recipiente y medir el número de protones generados tras un periodo de tiempo.
Ambos métodos tienen una precisión de medición muy alta. Después de décadas de mejoras en el experimento, el resultado es que la vida útil promedio de los neutrones medida con el método uno es de 14 minutos y 39 segundos. Los resultados obtenidos con el método dos son más largos. que los medidos con el método uno son 8 segundos más largos y los dos métodos de medición no se superponen dentro de un amplio rango de error. Este resultado confunde a los científicos y se denomina "el misterio del tiempo de desintegración de los neutrones".
En cuanto al misterio del tiempo de desintegración de los neutrones, los científicos han planteado muchas conjeturas. Al principio sospechaban que se debía a la precisión del instrumento de medición. Sin embargo, a medida que la precisión del experimento mejoró. esta sospecha fue eliminada. Puede haber algo escondido en él para un misterio mayor.
Por ejemplo, en enero de 2018, dos físicos de la Universidad de California, EE. UU., propusieron que durante el proceso de desintegración de neutrones, existe aproximadamente un 1 % de probabilidad de que se produzca una "desintegración oscura", que se convierte en Materia oscura, esta explicación puede explicar el misterio de la desintegración de neutrones, y también puede explicar algunos misterios relacionados con la materia oscura, pero por el momento es solo una conjetura.
El misterio del tiempo de desintegración de los neutrones es muy importante en cosmología. Si podemos resolver el misterio, nos ayudará a comprender el proceso de formación de los subatómicos e incluso puede resolver el misterio de la materia y la energía oscuras. y luego comenzar un nuevo capítulo en física.