Brian Koberlein，今日宇宙
自由中子如何衰变
信用:埃文·伯克维茨 当我们仰望夜空时，我们看到的是曾经的宇宙
我们知道，在过去，宇宙曾经比现在更温暖、更稠密
当我们向天空看得足够深时，我们会看到被称为宇宙微波背景的大爆炸的微波残余
这标志着我们所能看到的极限
它从我们的有利位置标志着可观测宇宙的范围
我们观察到的宇宙背景来自宇宙已经有38万年历史的时候
我们不能直接观察在那之前发生了什么
根据我们对物理学的了解，早期的大部分时间是相当容易理解的，但是大爆炸的最早时刻仍然有点神秘
根据标准模型，宇宙最早的时刻是如此的炎热和密集，以至于即使是宇宙的基本力量的行为也与现在不同
为了更好地理解大爆炸，我们需要更好地理解这些力量
其中一种更难理解的力量是弱力
与重力和电磁力等更常见的力不同，弱力主要通过其放射性衰变的影响来观察
所以我们可以通过测量物体衰减的速度来研究弱力
但是在中子方面有一个问题
中子和质子一起构成了我们周围原子的原子核
在原子核内，中子可以非常稳定
但是当一个中子单独存在时，它通常会在几分钟内衰变
中子的衰变率通常是根据它的半衰期给出的
也就是说，中子衰变的概率约为50/50
从技术上讲，他们测量一个相关的量，称为中子寿命，但想法是一样的
我们有几种方法可以测量中子的半衰期，比如测量一束中子，或者冷却它们并把它们收集在一个磁性瓶子里，但是这些不同的方法给出了不同的半衰期结果
这些方法应该给出相同的结果，但是它们没有
光束法给出888秒的寿命，而瓶子法给出879秒
也许这些方法有一些系统性的错误，但这种差异是基础物理学的一个问题
但是一项新的研究已经用第三种方法测量了中子衰变，即使用绕月球运行的航天器
月球无空气的表面不断受到宇宙射线的轰击
有时宇宙射线会把一个中子踢出月球表面
随着中子加速离开月球，它有机会衰变
因此，该团队使用美国宇航局的月球探勘者卫星来计算不同轨道高度的中子数量
由此，他们计算出中子寿命为887秒
这个结果不足以解决中子衰变问题，但它确实表明我们可以使用航天器来获得非常精确的结果
精确到足以让未来的任务能够解决早期宇宙学最薄弱的环节
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