Toda la materia que forma las estrellas, nuestro planeta y la vida en él surgieron hace 13.800 millones de años como resultado del Big Bang. Un milisegundo después del Big Bang, se formaron neutrones y protones y comenzaron a fusionarse en pequeños núcleos atómicos.Esto se conoce como la era de la Nucleosíntesis del Big Bang BBN. Durante BBN, los protones hidrógeno, los principales bloques de construcción de las estrellas, combinados con neutrones para formar helio y otros elementos ligeros. Todo esto sucedió dentro del primero, aproximadamente,20 minutos de este nuevo universo.
Los neutrones, sin embargo, son inherentemente inestables donde la vida útil,?, Es aproximadamente 881 segundos y no duran mucho fuera de un núcleo atómico. Debido a que el neutrón se desintegra en una escala de tiempo similar al período para BBN, simulaciones precisas deLa era BBN requiere un conocimiento profundo de la vida útil de los neutrones, el tiempo promedio requerido para que un neutrón decaiga, pero este valor aún no se conoce con precisión. Esta semana en el diario Revisión de instrumentos científicos , de AIP Publishing, los científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos LANL informan un nuevo método emocionante para medirlo.
Las mediciones de la vida útil de neutrones y las simulaciones precisas de BBN requieren que los viejos neutrones se liberen de sus jaulas nucleares. Christopher Morris de LANL y autor del nuevo estudio explicaron que los neutrones se han "fosilizado" esencialmente en los núcleos de los átomos.Las "partículas fósiles", entonces, pueden proporcionar una visión de los primeros momentos de la existencia del universo.
Cuando BBN terminó, la mayoría de los neutrones estaban encerrados en los núcleos de los átomos de helio. Hoy en día, casi toda la materia en el universo todavía está cerca de la delicada relación inicial de helio a hidrógeno. La relación es importante ya que determina qué tan rápidonuestro sol quema hidrógeno, alimentando la vida en la tierra.
El número de neutrones en la tierra es un resultado directo de BBN y procesos posteriores que ocurrieron en estrellas antiguas. Hace 4.500 millones de años, finalmente había suficientes neutrones alrededor para formar planetas rocosos, como la Tierra, y elementos como el carbono y el oxígeno,esencial para la vida.
Morris explicó que hay dos formas de medir la vida útil de los neutrones: la primera es contar la cantidad de protones producidos cuando los neutrones fríos en un haz decaen. La segunda es atrapar los neutrones en una botella de metal, con campos magnéticos o incluso a través de la gravedad, similar a cómo el agua queda "atrapada" en una bañera. El método que ha desarrollado su grupo utiliza una trampa magnética-gravitacional que involucra una combinación de imanes y gravedad.
El enfoque de captura utiliza partículas muy frías, los llamados neutrones ultrafríos o UCN. Las paredes del recipiente de la botella o un campo magnético repelen a las UCN neutras, lo que hace que floten en el dispositivo. De acuerdo con la física estándar, la única vía eslos neutrones tienen que escapar es a través de la desintegración en un protón y un electrón.
El nuevo dispositivo, ensamblado en LANL, involucra una trampa gravitacional magnética con una forma diseñada específicamente para agitar los neutrones a medida que llenan la trampa. Esto evita problemas en experimentos anteriores en los que los neutrones de movimiento lento llenaban partes de la trampa de manera desigual, lo que resultaposiblemente en falsas mediciones de por vida.
Los experimentos previos con vigas y contenedores parecían dar tiempos de vida de neutrones muy diferentes, la medición más precisa usando una trampa de botella difiere en casi cuatro desviaciones estándar de la medida en una viga. En los resultados publicados esta semana, Morris y sus colaboradores informanuna vida útil de neutrones de 878 segundos, muy cercana a la encontrada en las trampas de botellas de material pero que difiere significativamente de la vida útil de neutrones medida en haces.
La diferencia entre las mediciones de la viga y la botella puede deberse a un error aún no identificado. Morris sugiere que una explicación más exótica es que los neutrones desaparecen de la viga sin producir nunca un protón. Esto plantea la posibilidad de que elpodría estar involucrada una noción misteriosa de materia oscura. Los estudios futuros explorarán estas posibilidades intrigantes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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