Има един въпрос, който учените си задават от сто години: колко дълго живее един свободен неутрон, преди да се разпадне? И сега, може би, най-накрая е дошъл моментът да му се отговори.
Отговорът на мистерията вече е ясен, но както често се случва в науката, простото обяснение може да сочи към сериозен проблем в разбирането ни за фундаменталните частици на Вселената. И това откритие би могло да промени всички закони на Вселената или поне нашето разбиране за тях до момента, пише Econews.
Откъде идва тази мистерия?
Всичко започва през 1932 г., малко след откриването на самия неутрон. Оттогава учените се опитват да измерят колко време отнема на един неутрон да се разпадне, когато не е свързан в атомно ядро.
Астроном обясни защо Вселената не е създадена за хората
Това измерване, наречено „живот на неутроните“, се оказа критично не само за ядрената физика, но и за разбирането как първите химични елементи са се образували в първите минути след Големия взрив – тоест, за обяснение на структурата на нашата Вселена като цяло.
В резултат на това бяха разработени два основни експериментални метода:
Лъч: неутронните лъчи се насочват към съоръжението и се отчита броят на произведените протони.
Бутилка: Ултрастудените неутрони се поставят в „капани“ и след определено време се броят тези, които не са се разпаднали.
Основният проблем е, че тези методи дават различни резултати, което е довело до една от най-големите мистерии на съвременната физика: времето на живот на неутроните. При метода на „потока“ средното време на живот е 888 секунди, докато при метода на „бутилка“ е 878 секунди. Разлика от 10 секунди може да изглежда незначителна, но във физиката на елементарните частици това е колосално несъответствие.
Какво всъщност се крие 90% от материята на Вселената: Сензационно изследване
Сега, сто години по-късно, физикът Юджийн Окс предлага ново обяснение в едно проучване.
Какво общо имат водородът и тъмната материя с това?
Според Окс, в малък процент от случаите неутронът се разпада не на три частици (протон, електрон и антинеутрино), както се смяташе досега, а само на две: неутрино и екзотичен вид водороден атом (не този, наричан „зелен“ в САЩ). Той твърди, че такъв атом би бил невидим, тъй като не взаимодейства със светлината и напълно се изплъзва на всички традиционни детектори.
Окс дори предложи име за тази частица: водород от „тип две“. В този случай електронът би бил толкова близо до протона, че атомът не би имал електрически диполен момент, което означава, че не би могъл нито да излъчва, нито да абсорбира светлина. Казано по-просто, това би бил тъмен атом, неоткриваем от електромагнитни инструменти.
Тази хипотеза обяснява защо лъчевият метод надценява времето на живот на неутроните: той не отчита тези „невидими разпади“. След като преизчисли честотата на такива разпади, използвайки модифицирано уравнение на Дирак, Окс заключи, че това може да се случи в до 1% от случаите – достатъчно, за да елиминира 10-секундното несъответствие между методите.
Как това ще се отрази на законите на Вселената?
Въпреки че „невидимите“ водородни атоми не взаимодействат със светлината, те все пак притежават маса и гравитационно привличане, което ги прави идеално подходящи за тъмна материя. Окс твърди, че този втори тип водород може да бъде основната форма на барионна тъмна материя, съставена от обикновени частици като протони и електрони, но организирани по необичаен начин.
Ако хипотезата е вярна, тя решава един от най-старите и най-важни проблеми в съвременната физика и предоставя елегантно обяснение за тъмната материя – без да се налага да се измислят хипотетични нови частици.
Може би най-накрая ще имаме шанс да разберем, че 85% от Вселената никога не сме виждали, защото е съставена от странна и неразбираема тъмна материя.
Учените търсят обяснение: Защо Вселената се разширява по-бързо от очакваното
