科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)新的中子衰變方式 (2006-02-22)
發(fā)布時間:2007-12-04
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一個由俄羅斯、比利時和德國科學(xué)家組成的國際科研小組,首次在實驗中觀察到了中子衰變的新方式???放射β(beta)衰變,即一個自由中子衰變成質(zhì)子、電子、反中微子和光子。有關(guān)專家指出,該科研成果對粒子物理的研究有重要意義。
中子是基本粒子的一種,是原子核的組成部分。1932年,英國物理學(xué)家乍得威克首次發(fā)現(xiàn)了中子。中子具有與質(zhì)子大約相同的質(zhì)量,屬于重子類,由兩個底夸克和一個頂夸克構(gòu)成。絕大多數(shù)的原子核都由中子和質(zhì)子組成(僅有一種氫原子的同位素例外,它由一個質(zhì)子構(gòu)成)。在原子核外,中子性質(zhì)不穩(wěn)定,半衰期為15分鐘。
基本粒子學(xué)理論認(rèn)為,所有與帶電粒子碰撞的反應(yīng)形式都應(yīng)釋放出光子。但由于光子的能量很小,技術(shù)上很難“捕獲”。目前,通過實驗觀察到的中子衰變方式只有一種,即衰變成質(zhì)子、電子和反中微子,而沒有觀察到釋放出的光子。
多年來,一個由俄羅斯、比利時和德國科學(xué)家組成的國際科研小組,一直致力于中子衰變方式的研究。最近,研究人員使用三度重合的低能粒子記錄技術(shù):同時記錄電子、光子的飛行時間和質(zhì)子獲得的脈沖能量,首次在實驗中發(fā)現(xiàn)了中子的一種新衰變方式???放射β衰變,即衰變成質(zhì)子、電子、反中微子和光子。實驗還發(fā)現(xiàn),平均300分之一的自由中子能夠釋放光子。
據(jù)悉,2002年該科研小組曾進(jìn)行過類似的實驗,但由于記錄設(shè)備的靈敏度不夠,未獲得成功。之后,研究人員設(shè)法提高了低能粒子的實驗記錄精度,終于獲得了成功。在未來的實驗中,研究人員還有望將實驗記錄精度能提高10%,重復(fù)上述實驗。