طول عمر نوترون در فضا اندازه گیری شد

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکپلوریست، دانستن طول عمر نوترون‌ها می‌تواند اطلاعات زیادی در مورد شکل‌گیری عناصر پس از بیگ‌بنگ که 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد و جهان را تشکیل داد، در اختیار دانشمندان قرار دهد.

فضاپیمای "مسنجر" با پرواز بر فراز سیاره‌های زهره و عطارد توانست میزان سرعت ذرات نوترون که در حال خروج از دو سیاره بود را اندازه گیری کند. تعداد نوترون‌های کشف شده بستگی به زمان پرواز فضاپیما بر فراز این سیارات داشت. این موضوع به دانشمندان امکان محاسبات مدت زنده ماندن ذرات زیر اتمی را داد. در فیزیک به ذرات کوچک‌تر از اتم ذره زیراتمی گفته می‌شود. این ذرات به دو دسته ذرات بنیادی و ذرات ترکیبی تقسیم می‌شود. فیزیک ذرات و فیزیک هسته‌ای بخشی از فیزیک هستند که به مطالعه این ذرات می‌پردازند.

دکتر "وینسنت اکه"(Vincent Eke) از موسسه کیهان شناسی محاسباتی دانشگاه دورام گفت: عمر نوترون‌های آزاد یک آزمایش حیاتی برای مدل استاندارد فیزیک ذرات را فراهم می‌کند و همچنین بر ارتقای دانش دانشمندان درباره فراوانی نسبی هیدروژن و هلیوم ایجاد شده در جهان اولیه فقط چند دقیقه پس از بیگ‌بنگ تاثیر می‌گذارد و بنابراین پیامدهای گسترده‌ای دارد. دانشمندان طی این مطالعه از دو روش مبتنی بر آزمایشگاه به نام‌های"روش بطری"(bottle method) و "پرتو"(beam) برای تعیین عمر نوترون‌ها استفاده کردند.

روش بطری نشان داد که آنها بطور متوسط به مدت 14 دقیقه و 39 ثانیه زنده می‌مانند. از طرف دیگر روش پرتو نشان داد آنها حدود 14 دقیقه و 48 ثانیه و 9 ثانیه بیشتر از روش بطری زنده می‌مانند. در حالی که ممکن است این از نظر شما یک اختلاف کوچک به نظر برسد اما دانشمندان می‌گویند این شکاف می‌تواند بسیار بزرگ باشد. از آنجا که مدل استاندارد فیزیک ذرات نیاز به طول عمر نوترون در حدود 14 دقیقه 39 ثانیه دارد اما هرگونه اختلاف در این مورد می‌تواند یک تغییر اساسی در درک دانشمندان از این مدل ایجاد کند. فضاپیمای مسنجر مجهز به یک طیف سنج نوترونی برای شناسایی نوترون‌های آزاد شده در فضا توسط پرتوهای کیهانی هنگامی که با اتم‌های روی سطح عطارد برخورد کرده‌اند، است.

دکتر "جیکوب کگریس"(Jacob Kegerreis) از موسسه کیهان شناسی محاسباتی گفت: حتی اگر مسنجر برای اهداف دیگری طراحی شده باشد، ما باز هم قادر به استفاده از داده‌ها برای تخمین طول عمر نوترون هستیم. این فضاپیما مشاهداتی را در مورد طیف وسیعی از عناصر موجود در ارتفاعات بالای سطوح سیارات زهره و عطارد انجام داد که به ما این امکان را داد تا نحوه چگونگی تغییر شار نوترون هنگام فاصله گرفتن از سیارات را اندازه گیری کنیم.

دانشمندان با استفاده از این مدل‌ها تخمین می‌زدند که طول عمر نوترون‌هایی که مسنجر در ارتفاع بالاتر از زهره محاسبه کند می‌بایست بین 10 تا 17 دقیقه باشد اما آنها دریافتند طول عمر نوترون 13 دقیقه و حدود 130 ثانیه است و گویی تعداد نوترون‌ها در طول روز تغییر می‌کند و این می‌تواند به دلیل ترکیبات شیمیایی سطح عطارد باشد. سیاره زهره به ترتیب نزدیکی به خورشید، دومین سیاره زمین‌سان منظومهٔ شمسی است که در مداری میان مدارهای زمین و عطارد قرار گرفته‌ است.

دکتر "جک ویلسون"(Jack Wilson) از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز گفت: آزمایش بطری یک آزمایش بزرگ است و ما هنگام انجام آن به جای استفاده از دیوارها و میدان‌های مغناطیسی، از نیروی جاذبه زهره برای محصور کردن نوترون‌ها برای تعیین عمر آنها استفاده کردیم.

"مسنجر" نام فضاپیمایی است که توسط ناسا و برای گردش به دور سیاره عطارد ساخته شد. مسنجر اولین فضاپیمایی است که به طور خاص برای مطالعه سیاره عطارد ساخته شده است. ماموریت این فضاپیما تحقیق در رابطه با مواد شیمیایی، آب و هوای آن و میدان مغناطیسی موجود در عطارد است. این فضاپیما در اوت 2004 توسط موشک دلتا 2 به فضا پرتاب شد.