Cât timp există cu adevărat un neutron liber înainte de a se dezintegra? Această întrebare aparent simplă a pus în dificultate fizicienii timp de zeci de ani. Iar când au încercat să găsească un răspuns, au descoperit nu unul, ci două rezultate contradictorii care au amplificat și mai mult misterul.
Cele două rezultate derivă din două metode experimentale: tehnica fasciculului și tehnica sticlei. Rezultatele diferă cu aproximativ 10 secunde. În experimentele cu fascicul, unde produsele de dezintegrare (protonii) sunt numărate, durata de viață a neutronului se dovedește a fi de aproximativ 888 de secunde.
Însă în experimentele cu sticlă, unde neutronii sunt păstrați și apoi numărați direct, valoarea obținută se apropie mai mult de 878 de secunde. Această diferență este mult prea mare pentru a fi justificată de erori experimentale, lăsând cercetătorii confuzi, a scris InterestingEngineering.
Fizicianul Eugene Oks de la Universitatea Auburn a propus o nouă explicație, care ar putea în sfârșit să clarifice misterul duratei de viață a neutronului. El sugerează că, în anumite circumstanțe, un neutron s-ar putea descompune doar în două particule: un neutrino și un tip special de atom de hidrogen care nu poate fi detectat de aparatele tradiționale.
Acest atom inedit de hidrogen nu interacționează cu lumina, făcându-l invizibil pentru instrumentele care captează semnale electromagnetice. Oks se referă la el ca la o „a doua aromă” a hidrogenului și consideră că ar putea explica nu doar enigma neutronului, ci și oferi indicii despre materia întunecată.
O cale ascunsă de dezintegrare a neutronului
De obicei, când un neutron dezintegrează, acesta se descompune în trei particule: un proton, un electron și un antineutrino. Totuși, există o cale alternativă, mai rar întâlnită, de dezintegrare: în doar două particule — un atom de hidrogen (format dintr-un proton și un electron) și un neutrino.
Această idee nu este nouă — a fost sugerată anterior — deși fizicienii au considerat că apare doar în aproximativ 4 dintr-un milion de dezintegrare, prea rar pentru a fi semnificativ. Oks a reanalizat această opțiune folosind ecuația Dirac, teoria cuantică care descrie comportamentul electronului, dar cu o ajustare: a inclus dimensiunea finită a protonului, un detaliu de obicei ignorat.
Această ajustare modifică condițiile ecuației și, surprinzător, conduce la o nouă variantă a atomului de hidrogen, în care electronul se află extrem de aproape de proton, mult mai aproape decât în hidrogenul obișnuit.
Această configurație extrem de legată are implicații interesante: electronul este aproape lipit de proton, ceea ce înseamnă că atomul nu are moment dipolar electric și nu emite sau absoarbe radiație electromagnetică. Cu alte cuvinte, este întunecat și invizibil pentru detectoarele ce se bazează pe lumină.
Oks susține că, dacă neutronii se dezintegrează
