Amikor felnézünk az éjszakai égboltra, olyannak látjuk az univerzumot, amilyen egykor volt. Tudjuk, hogy a múltban az univerzum melegebb és sűrűbb volt, mint most. Ha elég mélyre nézünk az égre, az ősrobbanás mikrohullámú maradványát látjuk, amelyet kozmikus mikrohullámú háttérként ismerünk. Ez jelzi a határát annak, amit láthatunk. Ez jelzi a megfigyelhető univerzum kiterjedését a mi nézőpontunkból.
Az általunk megfigyelt kozmikus háttér abból az időből származik, amikor az univerzum már körülbelül 380 000 éves volt. Az előtte történteket nem tudjuk közvetlenül megfigyelni. A fizikáról ismereteink alapján a korábbi időszak nagy része meglehetősen jól ismert, de az ősrobbanás legkorábbi pillanatai továbbra is rejtélyek maradnak. A standard modell szerint az univerzum legkorábbi pillanatai olyan forróak és sűrűek voltak, hogy még a az univerzum alapvető erői másként cselekedtek, mint most. Az ősrobbanás jobb megértéséhez jobban meg kell értenünk ezeket az erőket.
Az egyik nehezebben megérthető erő az gyenge erő . Ellentétben az ismertebb erőkkel, mint például a gravitáció és az elektromágnesesség, a gyengék többnyire a radioaktív bomlási hatáson keresztül láthatók. Tehát a gyenge erőt úgy tanulmányozhatjuk, hogy mérjük a dolgok bomlásának sebességét. De van egy probléma, amikor a neutronokról van szó.
Hogyan bomlanak le a szabad neutronok. Köszönetnyilvánítás: Evan Berkowitz
A protonokkal együtt a neutronok alkotják a körülöttünk látható atomok magjait. Az atommagban a neutronok rendkívül stabilak lehetnek. De ha egy neutron önálló, akkor jellemzően néhány perc alatt lebomlik. A neutronok bomlási sebességét jellemzően a felezési idejükben adják meg. Ez az az idő, amikor egy neutron körülbelül 50/50 eséllyel bomlik el. Technikailag a neutron élettartamaként ismert kapcsolódó mennyiséget mérik, de az ötlet ugyanaz.
A neutronok felezési idejét több módon is megmérhetjük, például neutronnyaláb mérésével vagy lehűtésével és mágnespalackba zárásával, de ezek a különböző módszerek eltérő eredményeket adnak a felezési idő tekintetében. A módszereknek ugyanazt az eredményt kell adniuk, de nem. A sugármódszer 888 másodperces élettartamot ad, míg a palackos módszer 879 másodpercet. Lehet, hogy van valami szisztematikus hiba a módszerekben, de ez az eltérés az alapfizika problémája. Egy új tanulmány azonban egy harmadik módszerrel is mérte a neutronok bomlását, egy Hold körül keringő űrszonda segítségével.
A Hold levegőtlen felszínét folyamatosan kozmikus sugarak bombázzák. Néha egy kozmikus sugár egy neutront rúg le a Hold felszínéről. Ahogy a neutron gyorsan eltávolodik a Holdtól, megvan az esélye, hogy lebomlik. Ezért a csapat a NASA Lunar Prospector műholdját használta a neutronok számának megszámlálására különböző pályamagasságokon. Ebből 887 másodpercre számolták a neutronok élettartamát.
Az eredmény nem elég pontos ahhoz, hogy megoldja a neutronbomlási problémát, de azt mutatja, hogy űrjárművek segítségével nagyon pontos eredményeket kaphatunk. Elég pontos ahhoz, hogy a jövőbeli küldetések meg tudják oldani a korai kozmológia leggyengébb láncszemét.
Referencia:Wilson, Jack T. és mtsai. ' A szabad neutron élettartamának mérése neutronspektrométerrel a NASA Lunar Prospector küldetésében .'Fizikai áttekintés C104,4 (2021): 045501.
