美科学家提出中子能衰变成暗物质粒子
2018-01-15 15:40:09 来源：新华社
作为一种最寻常的基本粒子，中子可能有着不同寻常的黑暗秘密。美国科学家新近提出，中子会衰变成暗物质粒子，这种中子“暗衰变”可以解释中子寿命“测不准”的原因。
被束缚在原子核里的中子很稳定，但自由中子的寿命大约只有15分钟，它会进行贝塔衰变，产生一个质子、一个电子和一个反中微子。测量自由中子的寿命有两种主要方法，一种是根据衰变产物来推算，另一种是把中子束缚在容器里，统计特定时间后剩下的中子数量。
到目前为止，这两种方法的测量结果始终存在约8秒的差异，根据衰变推算的结果约为888秒，束缚在容器里的方法为876.6秒。这有可能是因为存在系统误差，但也可能是因为中子还有不为人知的衰变方式，只统计贝塔衰变会把中子寿命估计得过长。
英国《新科学家》杂志最近报道，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的两位物理学家提出，中子可能衰变成暗物质粒子。中子每发生一百次衰变，大约有一次是这样的“暗衰变”，产生的暗物质粒子质量与中子相近。
根据这个新模型，暗衰变会产生特定能量的单色光子和电子-正电子对，寻找这些粒子可以检验该理论是否正确。如果得到证据支持，这将是暗物质研究方面的一大突破;另一方面，确定自由中子的寿命也对物理学有重要意义。
根据目前的宇宙模型，我们熟悉的物质只占宇宙的约5%，另有约27%是除引力外基本不与普通物质相互作用的“暗物质”，还有约68%是产生斥力而不是引力的“暗能量”。对于暗物质的本质，科学界提出了多种设想，包括一些假想中的粒子，如大质量弱相互作用粒子、轴子、惰性中微子等，但迄今尚无确切证据支持任何一种理论。
被束缚在原子核里的中子很稳定，但自由中子的寿命大约只有15分钟，它会进行贝塔衰变，产生一个质子、一个电子和一个反中微子。测量自由中子的寿命有两种主要方法，一种是根据衰变产物来推算，另一种是把中子束缚在容器里，统计特定时间后剩下的中子数量。
到目前为止，这两种方法的测量结果始终存在约8秒的差异，根据衰变推算的结果约为888秒，束缚在容器里的方法为876.6秒。这有可能是因为存在系统误差，但也可能是因为中子还有不为人知的衰变方式，只统计贝塔衰变会把中子寿命估计得过长。
英国《新科学家》杂志最近报道，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的两位物理学家提出，中子可能衰变成暗物质粒子。中子每发生一百次衰变，大约有一次是这样的“暗衰变”，产生的暗物质粒子质量与中子相近。
根据这个新模型，暗衰变会产生特定能量的单色光子和电子-正电子对，寻找这些粒子可以检验该理论是否正确。如果得到证据支持，这将是暗物质研究方面的一大突破;另一方面，确定自由中子的寿命也对物理学有重要意义。
根据目前的宇宙模型，我们熟悉的物质只占宇宙的约5%，另有约27%是除引力外基本不与普通物质相互作用的“暗物质”，还有约68%是产生斥力而不是引力的“暗能量”。对于暗物质的本质，科学界提出了多种设想，包括一些假想中的粒子，如大质量弱相互作用粒子、轴子、惰性中微子等，但迄今尚无确切证据支持任何一种理论。
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