Los Alamos National Lab / Michael Pierce
Detetor de neutrões ultrafrios de alta eficiência
Uma equipa de físicos fez a medição mais precisa do mundo da idade de um neutrão. Este avanço da Física pode ajudar a responder a perguntas sobre o Universo primitivo.
Já sabemos – com uma incerteza de menos de um décimo de 1% – durante quanto tempo consegue sobreviver um neutrão fora do núcleo atómico antes de se decompor num protão: cerca de 877,75 ± 0,28 segundos (14 minutos e 38 segundos). Segundo o Science Alert, trata-se da medição mais precisa da vida útil destas partículas fundamentais.
“O processo pelo qual um neutrão ‘decai’ num protão é um dos processos mais fascinantes conhecidos pelos físicos”, disse Daniel Salvat, da Universidade de Indiana Bloomington.
Os neutrões usados no estudo foram produzidos pelo Los Alamos Ultracold Neutron Science Center no Los Alamos National Laboratory. O projeto UCNtau envolveu neutrões ultrafrios (UCNs) armazenados numa armadilha magneto-gravitacional.
Estas partículas foram arrefecidas quase até ao zero absoluto e colocadas na armadilha – uma câmara em forma de taça forrada com milhares de ímanes permanentes, que levitam os neutrões dentro de uma camisa de vácuo.
O campo magnético impede a despolarização dos neutrões e, combinado com a gravidade, impede a fuga das partículas. Este desenho permite que sejam armazenados por um período máximo de 11 dias.
A equipa armazenou os neutrões na armadilha durante 30 a 90 minutos e contou as partículas restantes após o tempo atribuído. Ao longo de várias experiências, realizadas entre 2017 e 2019, os físicos contaram mais de 40 milhões de neutrões e obtiveram assim dados estatísticos suficientes para determinar a duração da vida das partículas.
A equipa realça que a medição precisa da idade dos neutrões pode ajudar a colocar importantes restrições físicas ao Universo, uma vez que conhecê-la pode, por exemplo, ajudar os físicos a compreender o papel que estas partículas em decomposição desempenham na formação da misteriosa matéria escura.
A informação pode também ajudar a testar a validade da matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa, que ajuda a explicar o comportamento dos quarks sob o Modelo Padrão da Física.
O artigo científico foi aceite para publicação na Physical Review Letters mas, para já, está disponível no portal arXiv.
