В одиночку или в компании протоны созданы на века. Но не нейтроны.
Хотя протоны будут существовать намного дольше, чем возраст Вселенной, свободные нейтроны прощаются всего за несколько минут или часов, как показали эксперименты. Лебединая песня нейтрона, процесс, называемый бета-распадом, превращает частицу в протон, электрон и антинейтрино.
Однако нейтроны в стабильных ядрах существуют бесконечно.
На сегодняшний день лучшее в мире значение времени жизни нейтрона - термин, показывающий, как быстро распадается популяция свободных нейтронов, - составляет 886,7 секунды, плюс-минус 1,9 секунды, или примерно 15 минут. После одной жизни более 60 процентов свободных нейтронов в образце распадутся. Стремясь сделать измерения в 10-100 раз более точными, группа американских и немецких физиков продемонстрировала способ магнитного улавливания нейтронов и отслеживания их распада.
Время жизни нейтрона влияет на оценки количества легких элементов, таких как водород и гелий, образовавшихся вскоре после Большого взрыва. Более точная цифра может также пролить свет на очевидное несоответствие в экспериментальных измерениях так называемого слабого взаимодействия, управляющего бета-распадом.
Лазерное охлаждение и другие методы охлаждения атомов, разработанные за последние 15 лет, не работают с нейтронами, поскольку частицы слабо взаимодействуют с другим веществом и светом. Нейтроны также гораздо труднее, чем атомы, удерживать магнитное поле.
Магнитный захват нейтронов оказался «довольно трудным», говорит Пол Р. Хаффман из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Гейтерсберге, штат Мэриленд. камере, наполненной сверхтекучим гелием-4, охлажденным почти до абсолютного нуля, удалось ли ему и его коллегам захватить несколько сотен нейтронов.
Хаффман и его коллеги описывают ловушку в журнале Nature от 6 января. Между тем, более ранняя попытка NIST измерить время жизни нейтрона другим способом продолжается (SN: 06.05.95, стр. 278).