中子寿命究竟有多长,目前正处于争论之中。现在,研究人员认为,如果中子存在可能衰变为暗物质的粒子,这一奥秘就能得到解决 。
暗物质是一种无形的物质,普遍认为它占了宇宙所有物质的五分之四以上。现在,一系列的研究正在把这一假说付诸实践。
中子与质子和电子一起,构成了可见宇宙的大部分。没有中子,复杂的原子核是不稳定的状态。
但根据现有的数据,中子的半衰期为15分钟,一旦超出原子核范围之外,中子就会衰变成质子、电子和中微子。
尽管中子是在80多年前被发现的,但它的平均寿命的精确值仍然是一个悬而未决的问题。
有两种不同的方法来探测中子的寿命。在其中一项研究中,科学家将超冷中子(以极慢速度运动的中子)放入一个瓶子中,并观察在一段时间后剩余的中子数。
在另一种情况下,研究人员分析了中子束,以观察在给定的空间和时间内,有多少衰变成了质子。
奇怪的是,中子束实验表明,中子的平均寿命大约是888秒,比瓶子实验的时间长约9秒。
加州大学圣地亚哥分校的物理学教授、资深作家Benjamín Grinstein表示:“当中子的生命周期使用两种不同的方法测量时,结果是不同的,我们就面临一场危机——是我们对物理定律的基本理解错了吗?”
经过几十年对实验方法的微调,物理学家们“没有找到任何理由怀疑这种差异是来自于不良测量”,Grinstein说,“我们面临着一个非常现实的选择,那就是我们需要考虑从根本上改变物理定律”.