中性子寿命の謎に挑む物理学者たち(Physicists confront the neutron lifetime puzzle)

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2022-06-28 オークリッジ国立研究所(ORNL)

中性子が原子核の外でどのくらい「生きる」ことができるかという長年の謎を解くために、物理学者たちは、我々の左巻き宇宙の右巻きバージョンの存在を仮定した、荒唐無稽だが検証可能な理論を提案した。エネルギー省のオークリッジ国立研究所で、これまで推測はされているが発見されていない粒子を検出しようと、気の遠くなるような実験を計画した。もし発見されれば、「ミラー中性子」(中性子と対をなす暗黒物質)と呼ばれる理論が、2種類の中性子寿命実験からの答えの食い違いを説明し、暗黒物質の最初の観測を提供することができます。

<関連情報>

中性子寿命異常の説明としての中性子-ミラー中性子振動の実験的探索 Experimental Search for Neutron to Mirror Neutron Oscillations as an Explanation of the Neutron Lifetime Anomaly

L. J. Broussard, J. L. Barrow, L. DeBeer-Schmitt, T. Dennis, M. R. Fitzsimmons, M. J. Frost, C. E. Gilbert, F. M. Gonzalez, L. Heilbronn, E. B. Iverson, A. Johnston, Y. Kamyshkov, M. Kline, P. Lewiz, C. Matteson, J. Ternullo, L. Varriano, and S. Vavra
Physical Review Letters  Published 27 May 2022
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.212503

Figure 1

ABSTRACT

An unexplained >4σ discrepancy persists between “beam” and “bottle” measurements of the neutron lifetime. A new model proposed that conversions of neutrons n into mirror neutrons n′, part of a dark mirror sector, can increase the apparent neutron lifetime by 1% via a small mass splitting Δm between n and n′ inside the 4.6 T magnetic field of the National Institute of Standards and Technology Beam Lifetime experiment. A search for neutron conversions in a 6.6 T magnetic field was performed at the Spallation Neutron Source which excludes this explanation for the neutron lifetime discrepancy.

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1701物理及び化学
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