นิวตรอนที่โดดเดี่ยว ไม่มีใครรู้จัก มีชีวิตเพียง 15 นาที

ทันทีที่หลุดเป็นอิสระออกมาจากนิวเคลียสของอะตอม นิวตรอนจะมีชีวิตได้โดยเฉลี่ย 886.8 วินาที (ประมาณ 14.8 นาที) กับอีกบวกหรือลบ 3.4 วินาที เป็นข้อมุลล่าสุดที่ทำการวัดโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Institute of Standards and Technology) หรือ NIST ของสหรัฐอเมริกา
 
 

นิวตรอนอิสระ โดยทั่วไปจะสลายตัวไปเป็นอนุภาค 3 ชนิด คือ โปรตอน อิเล็กตรอน และแอนตินิวตริโน แต่บางครั้ง อาจมีกระบวนการสลายตัวที่เรียกว่า radiative neutron decay ซึ่งนอกจากทำให้เกิดอนุภาค 3 ชนิด แล้ว ยังให้โฟตอนออกมาด้วย
Credit: Zina Deretsky, National Science Foundation

ผลการทดลองนี้ ตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ฉบับวันที่ 10 ตุลาคม 2003 ซึ่งเป็นผลการวัดที่ถือว่ามีความถูกต้องมากที่สุด เท่าที่เคยทำมา โดยการใช้ลำนิวตรอนกับประสบการณ์ในการทำงานอีก 10 ปี ตัวเลขของอายุนิวตรอนค่าใหม่นี้ เป็นที่ยอมรับของนักฟิสิกส์ในปัจจุบัน ทางด้านทฤษฎีของอนุภาคและแรงของธรรมชาติ ค่าที่ได้นี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจ การเกิดขึ้นของวัตถุ ในช่วงเวลาทันทีที่เกิดจักรวาล และเป็นตัวแปรสำคัญในการให้คำตอบในขณะนี้ว่า จักรวาลเกิดจากอะไร

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดอายุของนิวตรอนมาตั้งแต่ทศวรรษปี 1950 จนได้ค่าที่มีความถูกต้องมากขึ้นในปี 2000 โดยนักวิจัยหลายกลุ่ม ที่ใช้หลายวิธีการ ซึ่งเทคนิคการใช้ลำนิวตรอน เป็นวิธีการที่ทำให้ตรวจสอบอายุของนิวตรอนได้อย่างอิสระ และลดความไม่แน่นอนรวมที่เกิดจากตัวแปรบางค่าลงได้

เมื่อนิวตรอนหมดอายุลง มันจะสลายตัวไปเป็นอนุภาคชนิดอื่น รวมทั้งโปรตอน (proton) NIST ซึ่งเป็นผู้นำกลุ่ม ได้ทำการทดลองโดยนับทั้งจำนวนนิวตรอนและจำนวนโปรตอนที่เกิดขึ้นจากนิวตรอน ลำนิวตรอนที่เคลื่อนที่ช้าลงจะผ่านไปยังระบบสุญญากาศ เมื่อนิวตรอนสลายตัวไปเป็นโปรตอนที่มีประจุบวก และถูกจับไว้ด้วยเครื่องจับแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง เครื่องจับจะเปิดเป็นคาบ (periodically) และนับจำนวนโปรตอนที่ไปชนกับหัววัดสารกึ่งตัวนำ (semiconductor detector) ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าขึ้น

ทีมนักวิจัยประกอบด้วยสมาชิกจาก NIST มหาวิทยาลัย Tulane มหาวิทยาลัย Indiana มหาวิทยาลัย Tennessee ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge และ European Commission's Joint Research Centre (Institute for Reference Materials and Measurements) ในเบลเยียม งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก NIST กระทรวงพลังงงานสหรัฐ (the U.S. Department of Energy) และ National Science Foundation

 
ถอดความจาก Only 15 Minutes Of Life, No Fame, For Lone Neutrons
เวบไซต์ www.sciencedaily.com