重新想象我们的宇宙：右手定则和中子衰变的相互作用_世界最资讯

来源：cnBeta 　2023-06-22 19:47:08

(资料图)

核理论家在中子衰变中发现了一个与弱力和电磁力相互作用有关的主要效应。这一发现改变了我们对中子衰变的理解，预示着需要对电磁效应进行高精度计算。它还影响了对可能恢复宇宙中镜面反射对称性的现象的寻找。

当中子中的一个下夸克发射出一个W玻色子并转化为一个上夸克时，一个旋转的中子就会分解成一个质子、电子和反中子。带电粒子之间的光量子（γ）的交换改变了这种转变的强度。资料来源：图片由核理论研究所Vincenzo Cirigliano提供。

在原子核之外，中子是不稳定的粒子，其寿命约为15分钟。中子由于弱核力的作用而解体，留下一个质子、一个电子和一个反中子。弱核力是宇宙中的四种基本力之一，另外还有强力、电磁力和引力。将中子衰变的实验测量结果与基于弱核力的理论预测相比较，可以揭示出迄今为止尚未发现的相互作用。要做到这一点，研究人员必须达到极高的精度水平。一个核理论家小组在中子衰变中发现了一个新的、相对较大的效应，它来自于弱核力和电磁力的相互作用。

这项研究确定了一个旋转的中子在经历弱核力时的强度变化。这有两个主要影响。首先，科学家们自1956年以来就知道，由于弱力的作用，一个系统和一个像其镜像一样的系统的行为方式是不一样的。换句话说，镜面反射对称性被打破。这项研究影响到寻找新的相互作用，技术上称为"右手定则"，在非常短的距离内，即不到十万亿分之一厘米的距离内，恢复宇宙的镜像反射对称性。第二，这项研究指出，需要以更高的精度计算电磁效应。这样做将需要使用未来的高性能计算机。

一个研究小组计算了由于光子（光量子）的发射和吸收而产生的电磁相互作用对中子衰变的影响。该团队包括来自华盛顿大学核理论研究所、北卡罗来纳州立大学、阿姆斯特丹大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的核理论家。

计算是用一种被称为"有效场理论"的现代方法进行的，这种方法有效地组织了涉及强相互作用粒子的现象中基本相互作用的重要性。研究小组确定了核子轴向耦合gA的一个新的百分比水平的偏移，它控制着一个旋转中子的衰变强度。新的修正源于带电离子的发射和吸收，它们是强核力的媒介。

虽然有效场理论提供了对不确定性的估计，但要提高目前的精度将需要在能源部的超级计算机上进行高级计算。研究人员还评估了对搜索右手定则的影响。他们发现，在包括新的修正之后，实验数据和理论都很一致，而且目前的不确定性仍然允许在相对较低的质量尺度上出现新的物理现象。

推荐DIY文章