El neutró va ser
descobert en el 1932 per Chadwick. El neutró lliure no és una partícula estable.
En poc menys de 15 minuts la meitat d’un nombre determinat de neutrons lliures
s’haurà desintegrat. Un neutró està composat de 2 quarks down i un up. Un dels
downs es transforma en un up, que per la força forta queda atrapat junt amb els
altres dos quarks i constitueix un protó, i deixa anar un bosó W que ràpidament
es desintegra en un electró i un antineutrí alliberant una energia de 0,782 MeV
en un procés conegut per radioactivitat beta. Dins del nucli l’energia que uneix
els nucleons és típicament superior a 0,782 MeV i, per això, encara que la
meitat de la nostra massa està formada per partícules inestables, no ens
desintegrem.
Durant un curt temps posterior al Big
Bang no hi havia àtoms ni nuclis i els neutrons formaven part d’un plasma i no
estaven “protegits” com ho estan ara dins dels nuclis. Per tant, si aquest estat
de coses hagués durat més temps, quasi tots els neutrons haguessin decaigut,
però, al refredar-se l’univers per l’expansió, la majoria van anar a parar al
nucli de l’heli 4. Altres neutrons han estat subproductes de les reaccions
estel·lars. Gràcies a dades obtingudes pel satèl·lit Wilkinson sobre la radiació
de fons, la teoria de la nucleosíntesi en el Big Bang només té un paràmetre
lliure que és la taxa de reaccions nuclears. Si puguéssim mesurar amb més
exactitud la vida mitja del neutró podríem determinar millor l’abundància de
l’heli 4 primordial. Desgraciadament mesures recents de la vida mitja del neutró
són inconsistents, des de 886 a 889 segons amb una incertesa del 0,3%. Ara es
creu que es podrà baixar aquesta incertesa al 0,1% usant el que s’anomena una
trampa Penning.
En la teoria de la inflació, la
matèria i energia són creades just desprès de l'etapa d'inflació pel decaïment
d'un camp escalar. Aquí apareix un dels problemes de la física. On és
l'antimatèria? En el laboratori sempre que s'obté matèria a partir d'energia
s'obté també antimatèria. El físic soviètic Sajarov va suggerir que aquesta
asimetria entre matèria i antimatèria s'havia d'obtenir de la teoria. Ell va
identificar tres criteris que si s'haguessin complert simultàniament en el Big
Bang conduirien a aquesta asimetria. 1) Violació de la constància del nombre de
barions (els barions són combinacions de tres quarks i els més coneguts són el
protó i el neutró). 2) Violació de la simetria CP (carga-paritat, que vol dir
que si en unexperiment canviem les partícules de positives a negatives, per
exemple, i fem una simetria especular, res no canvia). Com que la simetria CPT
sí que es conserva això significa la ruptura de la simetria en el temps. 3)
Ruptura de l'equilibri tèrmic. El model standard conté processos on es
produeixen les dues primeres condicions i la tercera es podria haver produit en
el Big Bang, però la teoria de Sajarov prediu una asimetria entre matèria i
antimatèria molt més petita que la observada. Això fa pensar que les condicions
1) i 2) haurien de ser observades en la desintegració del neutró i ara es fan
experiments per observar-ho.
Finalment, experimentant amb neutrons
també podem averiguar si la llei de la gravitació canvia a distàncies petites de
l'ordre d'una dècima de mm. Una de les explicacions del perquè la gravetat és
molt més feble que les altres forces és de que les línies de camp gravitatori
s'escampen a altres dimensions, si bé la ignorància que tenim sobre la matèria i
l'energia fosques donen peu a altres especulacions sobre noves interaccions.
S'espera que aquestes interaccions puguin aparèixer també a aquesta distància de
0,1 mm i el neutró és una partícula ideal per a fer els experiments a aquestes
distàncies.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada