برای نخستین بار طول عمر نوترون در فضا اندازه گیری شد

دانشمندان ˮدانشگاه دورامˮ(Durham University) بریتانیا و ˮآزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینزˮ(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory) آمریکا از داده های فضاپیمای مسنجر(MESSENGER) ناسا استفاده کردند و برای اولین بار موفق به اندازه گیری طول عمر نوترون در فضا شدند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا و به نقل از تک اکپلوریست، دانستن طول عمر نوترون ها می تواند اطلاعات زیادی در مورد شکل گیری عناصر بعد از بیگ بنگ که ۱۳.۸ میلیارد سال پیش رخ داد و جهان را تشکیل داد، در اختیار دانشمندان قرار دهد.
فضاپیمای “مسنجر” با پرواز بر فراز سیاره های زهره و عطارد توانست میزان سرعت ذرات نوترون که در حال خروج از دو سیاره بود را اندازه گیری نماید. تعداد نوترون های کشف شده بستگی به زمان پرواز فضاپیما بر فراز این سیارات داشت. این مورد به دانشمندان امکان محاسبات مدت زنده ماندن ذرات زیر اتمی را داد. در فیزیک به ذرات کوچک تر از اتم ذره زیراتمی گفته می شود. این ذرات به دو دسته ذرات بنیادی و ذرات ترکیبی تقسیم می شود. فیزیک ذرات و فیزیک هسته ای بخشی از فیزیک هستند که به مطالعه این ذرات می پردازند.
دکتر “وینسنت اکه”(Vincent Eke) از موسسه کیهان شناسی محاسباتی دانشگاه دورام اظهار داشت: عمر نوترون های آزاد یک آزمایش حیاتی برای مدل استاندارد فیزیک ذرات را فراهم می آورد و همینطور بر ارتقای دانش دانشمندان درباره فراوانی نسبی هیدروژن و هلیوم بوجود آمده در جهان اولیه فقط چند دقیقه بعد از بیگ بنگ تأثیر می گذارد و ازاین رو نتایج گسترده ای دارد. دانشمندان طی این مطالعه از دو روش مبتنی بر آزمایشگاه به نام های”روش بطری”(bottle method) و “پرتو”(beam) برای تعیین عمر نوترون ها استفاده کردند.
روش بطری نشان داد که آنها به طور متوسط به مدت ۱۴ دقیقه و ۳۹ ثانیه زنده می مانند. از سوی دیگر روش پرتو نشان داد آنها حدود ۱۴ دقیقه و ۴۸ ثانیه و ۹ ثانیه بیشتر از روش بطری زنده می مانند. در حالیکه امکان دارد این از نظر شما یک اختلاف کوچک به نظر برسد اما دانشمندان می گویند این شکاف می تواند بسیار بزرگ باشد. از آنجائیکه مدل استاندارد فیزیک ذرات احتیاج به طول عمر نوترون در حدود ۱۴ دقیقه ۳۹ ثانیه دارد اما هرگونه اختلاف در این مورد می تواند یک تغییر اساسی در درک دانشمندان از این مدل ایجاد کند. فضاپیمای مسنجر مجهز به یک طیف سنج نوترونی برای شناسایی نوترون های آزاد شده در فضا توسط پرتوهای کیهانی هنگامی که با اتم های روی سطح عطارد برخورد کرده اند، است.
دکتر “جیکوب کگریس”(Jacob Kegerreis) از موسسه کیهان شناسی محاسباتی اظهار داشت: حتی اگر مسنجر برای اهداف دیگری طراحی شده باشد، ما باز هم قادر به استفاده از داده ها برای تخمین طول عمر نوترون هستیم. این فضاپیما مشاهداتی را در مورد طیف وسیعی از عناصر موجود در ارتفاعات بالای سطوح سیارات زهره و عطارد انجام داد که به ما این امکان را داد تا نحوه چگونگی تغییر شار نوترون هنگام فاصله گرفتن از سیارات را اندازه گیری نماییم.
دانشمندان با استفاده از این مدلها تخمین می زدند که طول عمر نوترون هایی که مسنجر در ارتفاع بالاتر از زهره محاسبه کند می بایست بین ۱۰ تا ۱۷ دقیقه باشد اما آنها دریافتند طول عمر نوترون ۱۳ دقیقه و حدود ۱۳۰ ثانیه است و گویی تعداد نوترون ها در طول روز تغییر می کند و این می تواند به علت ترکیبات شیمیایی سطح عطارد باشد. سیاره زهره به ترتیب نزدیکی به خورشید، دومین سیاره زمین سان منظومهٔ شمسی است که در مداری میان مدارهای زمین و عطارد قرار گرفته است.
دکتر “جک ویلسون”(Jack Wilson) از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز اظهار داشت: آزمایش بطری یک آزمایش بزرگ است و ما هنگام انجام آن به جای استفاده از دیوارها و میدان های مغناطیسی، از نیروی جاذبه زهره برای محصور کردن نوترون ها برای تعیین عمر آنها استفاده کردیم.
“مسنجر” نام فضاپیمایی است که توسط ناسا و برای گردش به دور سیاره عطارد ساخته شد. مسنجر نخستین فضاپیمایی است که به صورت خاص برای مطالعه سیاره عطارد ساخته شده است. مأموریت این فضاپیما تحقیق در ارتباط با مواد شیمیایی، آب و هوای آن و میدان مغناطیسی موجود در عطارد است. این فضاپیما در اوت ۲۰۰۴ توسط موشک دلتا ۲ به فضا پرتاب شد.