La navicella spaziale è stata in grado di misurare quanto tempo durano i neutroni prima che decadano
Utilizzando gli incontri ravvicinati della navicella spaziale MESSENGER della NASA con Venere e Mercurio, i ricercatori sono stati in grado di misurare la durata dei neutroni, un'importante previsione del modello standard della fisica delle particelle.
Raggruppato all'interno di un nucleo atomico, il neutrone (una particella massiccia e con carica neutra) può vivere praticamente per sempre. Ma una volta liberato da quei confini nucleari, il neutrone non potrà godere di una lunga vita. In soli 15 minuti circa, decade in una pioggia di altre particelle, come il fratello con carica positiva, il protone e un neutrino.
Ci sono stati molti esperimenti per cercare di stabilire la durata precisa del neutrone. Una serie di esperimenti consiste nel mettere un gruppo di neutroni in una bottiglia, aspettare un po', quindi tornare alla bottiglia e contare quanti ne sono rimasti. Ciò si traduce in una durata media di 14 minuti e 39 secondi.
Un secondo metodo prevede di sparare neutroni lungo un raggio e contare quanti arrivano alla fine. Stranamente, questo si traduce in una durata media di 14 minuti e 48 secondi.
Per molti anni, le incertezze in queste misurazioni sono state maggiori della differenza di 9 secondi tra loro. Ma man mano che siamo migliorati nel conteggio dei neutroni, le incertezze sono diminuite, ma la differenza tra le misurazioni rimane.
Dal punto di vista teorico, le previsioni comportano calcoli molto difficili e non possono scegliere un chiaro vincitore.
Abbiamo bisogno di un tie-break.
Un messaggio di neutroni da Mercurio
La NASA non ha progettato la sua navicella spaziale MESSENGER (Mercury Surface, Space ENvironment, GEochemistry e Ranging) per studiare il decadimento dei neutroni, ma un team di ricercatori è stato in grado di utilizzare i dati presi dalla sonda per fai esattamente questo .
MESSENGER ha trascorso un po' di tempo vicino sia a Venere che a Mercurio , e quei pianeti hanno agito come bottiglie giganti. Di tanto in tanto i neutroni liberi sarebbero prodotti da vari e vari processi sulla superficie, e alcuni di essi decadrebbero in protoni, che il veicolo spaziale potrebbe rilevare in orbita.
Confrontando il tasso di protoni in arrivo con l'altezza di MESSENGER sulla superficie, gli scienziati hanno potuto calcolare il tasso di decadimento del neutrone. Hanno raggiunto una misurazione di 13 minuti, più o meno 130 secondi.
Poiché questo metodo ha una così grande incertezza, non può ancora distinguere tra i metodi, ma le analisi future potrebbero, specialmente con un possibile veicolo spaziale progettato per fare esattamente questo.
Ci preoccupiamo così tanto del tasso di decadimento dei neutroni per un paio di ragioni. Uno, è un'importante previsione dei nostri modelli più avanzati del mondo nucleare e misurarla con precisione potrebbe aiutarci a capire la nuova fisica. In secondo luogo, la formazione di elementi nei primi momenti del big bang (come l'idrogeno e l'elio dentro di te in questo momento) dipende da quanto velocemente decade il neutrone. Più comprendiamo il neutrone, più comprendiamo il big bang.