中子和质子|中子的一生：877.75秒_科学|科普|科技

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中子是我们非常熟悉的粒子。大多数存在于自然界的中子是非放射性原子核的一部分，在那里，它们基本上可以永远存在。在宇宙物质的某些原子中，中子已经存在了数十亿年甚至更长时间。
但是，自由的中子（如核裂变过程所产生的中子）是不稳定的，它们的寿命很短，只有大约15分钟的时间。因为这些自由的中子会衰变为质子，在这个过程中，每个衰变的中子会释放一个电子和一个反中微子。
一直以来，物理学家都希望能够完美地了解中子的精确寿命，这对于我们理解物质的基本结构至关重要。通过知晓中子的寿命，物理学家可以推测出是否还存在其他有待发现的基本粒子。可以说，中子寿命之谜是解答宇宙学和粒子物理学中几个大问题的关键，有助于我们理解宇宙的早期状态和基本粒子的行为。
然而，物理学家用了几十年的时间，仍无法就中子寿命问题达成一致。
一直以来，物理学家们试图用两种方法来对此进行测量，一种被称为“瓶方法”；另一种被称为“束方法” 。用这两种方法得出的测量结果并不一致，瓶方法得出的中子寿命是14分39秒；而束方法得出的结果却是14分48秒。这相差的约9秒的时间对于一个寿命只有15分钟长的粒子来说，是不容忽视的重大差异。

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现在，一项发表于《物理评论快报》的新研究表明，一个由多个科学家团队组成的合作组利用瓶方法，对中子的寿命进行了迄今为止最精确的测量。新的结果表明，中子寿命为877.75秒（约14.629分）、不确定度为0.039%（约0.005分）。这一结果与理论计算结果一致，精度是同类测量结果的两倍。

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这个实验被称为UCNτ（UCN指超冷中子， τ指中子寿命），它始于十多年前，但对于最新公布的结果则是基于2017年和2018年运行的两个实验。
从实验的角度来看，这项研究面临一些艰巨的挑战，比如自由的中子很容易与原子结合，因此，研究人员必须在实验装置内创造一个非常严密的真空，以防止气体进入。此外，他们还必须大幅降低中子的速度，这样中子才能捕获并计数。

中子和质子|中子的一生：877.75秒

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