如何解释贝塔衰变?

发布网友发布时间：2024-10-18 21:53

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热心网友时间：2024-11-07 05:14

中子、质子、电子是构成元素的三种粒子，所有元素都有同位素，故原子核内几乎都有中子。自然界物质包含中子，人体内亦然，但自然界中几乎不存在脱离原子核的单独中子。中子脱离原子核后，将发生贝塔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，中子贝塔衰变是中子中的下夸克（d夸克）转变成上夸克（u夸克），并释放出一个电子和一个中微子。中微子以能量形式发散。此时中子转变为质子，释放出的电子围绕质子，中子通过贝塔衰变转变为氢原子。

先前推测中子贝塔衰变时间约14~16分钟，但未有精确时间。理论计算其衰变时间较为精确，约14.6分钟左右。新研究指出中子寿命为877.75秒，或约14.629分钟，不确定度0.039%，与理论结果基本一致。

该研究使用真空瓶超冷中子寿命实验（UCNτ），这类观测实验始于十多年前，新公布结果基于三四年前的两个实验。试验不易操作，需将中子放置于真空瓶中，降低活动速度，瓶内温度接近绝对零度，以保存中子较长时间。

研究人员通过让中子与固态冷氘相互作用，使中子失去能量减速至超低温。这些中子在真空瓶中，通过约4000块磁铁约束，避免与瓶面接触，以保持超冷状态。在两年多的时间里，研究者观察到约4000万个中子，得出中子寿命标准时间为877.75秒。

尽管数据处理方式不同，三个负责实验的小组得出的时间结果基本一致，实验结果精确度优于万分之四，为中子贝塔衰变时间的最精确结果。

然而，使用不同于真空瓶试验法的约束法试验发现中子贝塔衰变时间延长约9秒，原因不明，两种测量方法之间存在分歧。