科学家|观察了4000万中子后，科学家得出了中子的精确寿命，只有877秒多科学家

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中子、质子、电子是构成元素的三种粒子，而所有的元素都有同位素，所以几乎所有的元素其原子核中都有中子，自然界中的物质都包括中子，人体也有无数个中子，但是地球自然界中却几乎不存在脱离原子核的单独的中子，因为中子脱离原子核后就会发生贝塔β衰变，形成一个由质子和电子组成的氢原子。
科学家们研究发现，中子贝塔衰变本质上是中子中的下夸克（d夸克）变成了上夸克（u夸克），同时释放出一个电子和一个中微子，不过中微子会以能量的形式发散出去，这个时候中子就变成了质子，释放的电子会围绕在质子的周围，因此也可以说这个中子通过贝塔衰变变成了一个氢原子。
【科学家|观察了4000万中子后，科学家得出了中子的精确寿命，只有877秒多】
先前科学家们推测中子贝塔衰变的时间在14~16分钟之间，不过一直没有精确的时间，理论计算其较为精确的衰变时间在14.6分钟左右。不过近期一项发表于《物理评论快报》的新研究表明，中子寿命为877.75秒，或为约14.629分，其不确定度为0.039% ，约合0.005分钟。这一结果与理论计算的结果基本一致。
该研究的测量实验被称为真空瓶超冷中子寿命实验（UCNτ ， UCN指超冷中子， τ指中子寿命），这类的观测实验早在十多年前就有了，但最新公布的结果是基于三四年前运行的两个实验。这样的试验并不容易操作，因为自由中子本身很容易找到原子并和原子核相结合，因此必须将中子放置于真空瓶中，以避免它们融入到气态分子中，而且必须降低中子的活动速度，因此瓶中的温度被降低到接近绝对0度，物质和粒子的活动量都极低，使得中子与超冷状态得以保存较长时间。
研究人员们是让中子与固态的寒冷的氘相互作用，使中子失去能量，从而将中子减速到超低温度的。这些中子被放入浴缸大小的真空瓶中，里面有约4000块磁铁，强磁场对中子起到了约束作用，可以阻止它们与瓶子表面接触，因此这些超冷中子可以得以长时间保存，最长可保存11天。
在两年多的时间中，研究者们共通过两个试验观察到了4000万个中子，发现了中子寿命的标准时间是877.75秒，为了消除实验中人为因素造成的偏差，研究者们将观察人员分成三个小组，分别由美国加州理工学院、印第安纳大学以及洛斯·阿拉莫斯国家实验室的同领域研究者来负责，实验中想方设法避免了时间上的失误，结束后三个小组发现虽然他们的数据处理方式不同，但是得出的时间结果却基本相同，于是研究者们得出中子贝塔衰变的平均时间为877.75秒，计算精度优于万分之四，是迄今为止关于中子贝塔衰变时间的最精确的结果。
不过奇怪的是，如果用不同于真空瓶试验法的约束法试验（观察一束中子，计算中子衰变时出现的质子数），会发现中子贝塔衰变的时间延长了9秒左右，原因至今不明，这说明两种测量方法之间仍然存在分歧，可能其中一种方法存在系统性错误，不然就是中子衰变现象中还存在一些不被我们所理解的未知事物。
参考资料：
《环球网》10月20日文章《迄今最精确的中子寿命测量结果出炉》
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