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Físico de Tulane recibe 8,2 millones de dólares para medir la vida útil de un neutrón libre

Fred Wittfeldt, PhD, es un experto en física de neutrones, especialmente en mediciones de desintegración de microneutrones. (Foto por Rusty Costanza)

Nueva Orleans – de la Universidad de Tulane:

Fred Wittfeldt, profesor de física de Tulane, recibió una subvención de $ 8,2 millones de la Fundación Nacional de Ciencias para construir un nuevo dispositivo diseñado para medir con precisión la vida útil de un neutrón libre.

«Las mediciones precisas de cantidades fundamentales, como la vida útil de un neutrón, permiten a los científicos probar de manera decisiva la autoconsistencia y precisión de las teorías actuales de la física y el universo y, con suerte, señalar el camino hacia teorías más completas y correctas que creemos que existen». Wietfeldt dijo. .

La beca, que proviene del Departamento de Física de NSF, es el premio más grande directamente de NSF Tulane.

Kimberly Foster, decana de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de Tulane, dijo que la subvención marca el surgimiento de Tulane como un centro líder para la investigación en ciencias físicas. «Es muy emocionante para Tulane y SSE dirigir este importante experimento de importancia nacional para medir la vida útil de un neutrón».

El neutrón, una partícula fundamental que se encuentra en el núcleo básico de todos los átomos, excepto el hidrógeno, es un componente importante de la materia ordinaria. Los neutrones contribuyen al «pegamento» que mantiene unidos los núcleos de un átomo. La mayor parte de la masa de la Tierra la proporcionan los neutrones. Pero cuando se libera del límite de un átomo estable, el neutrón es inestable. Se desintegra con una vida útil de unos 15 minutos en un protón, un electrón y un antineutrino, una partícula ligera eléctricamente neutra.

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«Esta descomposición libre de neutrones fue un proceso fundamental en el universo primitivo», dijo Wietfeldt. «Controló la formación de los elementos más ligeros en los primeros cinco minutos después del Big Bang. En particular, la tasa de descomposición de los neutrones determinó las cantidades de helio e hidrógeno en las primeras nubes de gas que luego se convirtieron en estrellas y galaxias».

La descomposición de los neutrones resulta de la fuerza nuclear «débil», una de las tres fuerzas fundamentales que componen la teoría conocida como el Modelo Estándar de la física de partículas. El valor exacto de la vida útil de los neutrones brinda a los científicos información útil sobre el funcionamiento interno de la fuerza débil para aprender más sobre sus propiedades.

La vida útil del neutrón ha sido medida por docenas de experimentos durante los últimos 70 años, pero los resultados más precisos de los dos métodos principales (mediciones de haz de neutrones fríos y mediciones de almacenamiento de neutrones ultrafríos) no concuerdan significativamente con más de 4 estándares. desviaciones

Corregir esta discrepancia es el objetivo del experimento utilizando un nuevo dispositivo llamado BL3. «Mediremos la vida útil del neutrón libre utilizando el método de haz frío con una precisión sin precedentes y técnicas innovadoras que prometen resolver la discrepancia en la vida útil de los neutrones», dijo Wietfeldt.

Tulane lidera la investigación en colaboración con científicos de la Universidad de Tennessee, la Universidad de Kentucky, la Universidad de Indiana, la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, la Universidad de Drexel, la Universidad de Eastern Kentucky, el Hamilton College, la Universidad de Manitoba y el Instituto Nacional de Estándares. y Tecnología.

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