中子星可能持有地球上中子谜题的答案

据伊利诺斯州大学的物理学家道格拉斯·h·贝克“中子玩一些不寻常的角色在我们的世界。自由中子衰变大约在900年代,但在原子核束缚,他们是稳定的,略高于半数可见宇宙的质量。”

在原子核中,强大的力量提供了绑定,克服了weak-interaction-decay自由中子,形成核订单10²中子。中子星,包含一些10⁵⁷中子,时形成的引力坍缩超新星是由强相互作用停止。在这种情况下,强相互作用是排斥和平衡与拥有一个太阳质量相关的极端引力压缩成一个城市大小的对象。

但是究竟自由中子住多久?据贝克说,这个问题已经非常难以捉摸的回答。“事实上,我们似乎有两个不同的答案,”贝克说。

科学家们使用两种不同的实验方法来确定τ的价值,中子寿命。实验测量中子decay-protons的产物,电子,neutrinos-tend预测寿命超过做实验中子的数量在一个特定的开始时间和结束时间只是相比。事实上,尽管近年来激烈的努力在这两方面,τ的价值决定的两种类型的实验约8年代不同,关于2 s的不确定性。实验得到更多和更精确的差异可能意味着新的物理学,不仅仅是实验误差。物理学家照顾,因为他们必须知道的确切中子寿命测试各种宇宙学模型宇宙的进化。

今年1月,理论家Bartosz Fornal和本·格林在加州大学圣地亚哥分校提出的差异可以解释为一个“隐形”衰变错过的衰变产物的实验;即约1%的时间,中子衰变不被发现的暗物质粒子。值得注意的是,普通核的稳定性也不能完全排除这种可能性。

这个想法吸引新的衰变过程的物理学家,因为它可以解释宇宙中暗物质的存在。而暗物质的存在,引力而不是普通的电磁,强弱的互动,是无可争议的,它的来源和成分是未知的。暗物质可能隐藏在普通的场景中,“在陆地中子衰变实验中引发了强烈的兴趣,物理学家和许多故事今年早些时候在大众媒体。

然而,戈登•贝母的一篇论文中所示道格•贝克Geltenbort彼得(生病、法国)和杰西谢尔顿,发表在8月6日,2018年,的问题物理评论快报,观测到的中子星的物理性质有效地排除可能的中子衰变暗物质粒子。[*]

物理参数有两个部分。中子有自旋½ħ,即,他们是费米子,和保持角动量守恒,至少有一个可能的衰变产物也必须是一个费米子。尽管中子暗物质粒子的衰变是相对罕见的Fornal-Grinstein图片,一生的中子星,中子和黑暗费米子来平衡,留下两个费米子物种的一个最初。所谓的简并压,防止两个费米子被在同一时间在同一个地方会因此减少。

此外,预计自己黑暗的粒子之间的相互作用很弱。强大的斥力中子需要承受巨大的重力压力固有的中子星因此也会大大降低。作者得出的最大质量混合neutron-dark-matter明星将只有太阳质量的0.7倍,这与众多中子星的观测质量约2倍太阳质量。

杰西谢尔顿指出,然而,如果黑暗费米子有某种奇异的自我交互,它可能有中子衰变和中子星的观察2倍太阳质量,因为这些交互提供缺失的组件的压力的中子星。

“如果我们确实发现外来中子衰变,那么我们会在同一个中风也了解一些令人惊叹的黑暗面的万物的生存的中子星会立即告诉我们,没有一个暗物质粒子,但黑粒子的一整套自己的黑暗力量!”谢尔顿解释道。