Nie ma “lustrzanego Wszechświata", wynika z eksperymentu fizyków w USA
Dwie różne metody pomiaru czasu życia neutronów od lat dają różne wyniki. Badacze testowali, czy powodem nie jest istnienie całego lustrzanego Wszechświata. Co odkryli?
Atomowe jądra składają się z dodatnio naładowanych protonów oraz obojętnych elektrycznie neutronów. Poza jądrem atomowym neutron jest nietrwały - po pewnym czasie zawsze rozpada się na proton, elektron i antyneutrino elektronowe. Sęk w tym, że nie wiadomo po jakim czasie.
Fizycy mogą swobodne neutrony uwięzić w magnetycznej pułapce. Ze zliczania neutronów w takich magnetycznych pojemnika wynika, że rozpadają się w ciągu średnio 14 minut i 39 sekund.
Można ten czas zmierzyć inaczej: zliczać protony powstające w wiązkach neutronów emitowanych przez nietrwałe atomowe jądra. Ale te pomiary wskazują, że neutron żyje średnio 14 minut i 48 sekund.
Badano to już tysiące razy. Neutron złapany w pułapkę żyje krócej, w wiązce - dłużej.
Dlaczego neutron raz żyje krócej, raz dłużej?
Najprostszym wyjaśnieniem jest to, że neutrony raz na jakiś czas rozpadają się na coś innego niż protony. Wtedy zliczanie protonów w wiązkach nie miałoby specjalnego sensu..
Badacze z Oak Ridge National Laboratory postanowili przetestować jedną z hipotez. Według niej istnieje cały zwierciadlany wszechświat cząstek. To z nich składa się ciemna materia, której nie widać, ale astronomowie obserwują efekty jej przyciągania.
Neutron miałby szczególną właściwość. Mógłby od czasu do czasu zamieniać się w swój lustrzany odpowiednik i z powrotem. Zliczanie protonów nie miałoby wtedy sensu, bo część neutronów zamienia się w swoje lustrzane odbicie i fizykom umyka.
Lustrzanych neutronów, materii, ani Wszechświata nie ma
Eksperyment polegał na poddaniu wiązki neutronów bardzo silnemu polu magnetycznemu. Jeśli neutrony zamieniają się w swoje lustrzane odpowiedniki (fizycy nazywają to “oscylacją), pole magnetyczne powinno to zjawisko nasilić.
Taką wiązkę skierowali w przesłonę z węgliku boru. Bor jest pierwiastkiem, który bardzo chętnie pochłania neutrony. Nie mógłby jednak pochłonąć neutronów lustrzanych, które przenikałyby przez przesłonę.
Lustrzane neurony powinny się zamieniać z powrotem w zwykłe, więc wykrycie neutronów po drugiej stronie przesłony oznaczałoby, że taka przemiana - czyli oscylacja neutronów - zachodzi.
Wynik eksperymentu był rozczarowaniem. Po drugiej stronie przesłony nie zarejestrowano żadnych neutronów, donoszą w pracy opublikowanej w “Physcial Review Letters". To z dużą dozą pewności oznacza, że lustrzane cząstki nie istnieją.
Fizycy muszą teraz poszukać innego wyjaśnienia dwóch zagadek: z czego składa się ciemna materia i dlaczego dwie różne metody pomiaru czasu życia neutronu dają odmienne wyniki.
Wcześniejsze eksperymenty już wyeliminowały możliwość, że neutrony mogą rozpadać się na cząstkę ciemnej materii oraz kwant promieniowania gamma. Pozostaje jeszcze inna: że neutrony mogą rozpadać się na dwie cząstki ciemnej materii. To jednak będzie niezwykle trudne do wykrycia.
