物理科學：中子星可以解決地球上的中子謎題？
根據伊利諾伊大學物理學家Douglas H. Beck的說法，「中子在我們的世界中發揮著一些不同尋常的作用。自由中子在大約900秒內衰變但是在核中束縛，它們是穩定的，並且構成了可見宇宙質量的一半以上「。
在原子核中，強力提供了克服自由中子弱相互作用衰變的結合，形成了具有102個中子級的原子核。中子星，包含大約1057中子，形式，當超新星的引力坍縮被強相互作用停止。在這種情況下，強烈的相互作用是令人厭惡的，並且平衡了將太陽質量壓縮成城市大小的物體所帶來的極端重力。
但是，自由中子到底有多長？根據貝克的說法，這個問題一直難以回答。「事實上，目前我們似乎有兩個不同的答案，」貝克說。
科學家使用兩種不同的實驗方法來確定τ的值，即中子壽命。測量中子衰變 - 質子，電子和中微子產物的實驗傾向於預測比實驗更長的壽命，在實驗中，簡單地比較特定開始時間和結束時間的中子數量。事實上，儘管近年來在兩個方面都付出了巨大努力，但在兩種類型的實驗中確定的τ值相差約8秒，不確定性約為2秒。隨著實驗變得越來越精確，差異可能表明新的物理學，而不僅僅是實驗誤差。物理學家關心，因為他們必須知道精確的中子壽命，以測試宇宙演化的各種宇宙學模型。
加州大學聖地牙哥分校的理論家Bartosz Fornal和Ben Grinstein認為，這種差異可以通過衰變產品實驗遺漏的「看不見的」衰變來解釋。也就是說，大約1％的時間內，中子會衰變為未被發現的暗物質粒子。值得注意的是，普通原子核的穩定性並不能完全排除這種可能性。
這種新的衰變過程的想法吸引了物理學家，因為它可以解釋宇宙中存在的暗物質。雖然暗物質的存在，具有引力但不是普通的電磁，強弱相互作用，是無可爭議的，它的起源和構成是未知的。地球中子衰變實驗中的暗物質可能「隱藏在明顯的視線中」引起了物理學家和今年早些時候大眾媒體的一些故事的濃厚興趣。
然而，正如Gordon Baym，Doug Geltenbort（ILL，法國）和Jessie Shelton在一篇發表在物理評論快報上的論文所示，觀測到的中子星的物理特性有效地排除了中子可能衰變到黑暗中。物質粒子。
物理論證有兩部分。中子具有h-bar的旋轉，即它們是費米子，並且為了保持角動量，至少一種可能的衰變產物也必須是費米子。儘管在Fornal-Grinstein圖像中中子衰變為暗物質粒子相對較少，但在中子星的生命周期中，中子和黑暗費米子會達到平衡，留下兩個費米子物種代替那個物質。原來在那裡。因此可以減少所謂的簡併壓力，該簡併壓力可以防止兩個費米子同時在同一個地方。
此外，預計暗粒子本身之間的相互作用非常弱。因此，中子星所固有的強引力所需的中子的強烈排斥力也將大大降低。作者得出結論，混合中子 - 暗物質恆星的最大質量僅為太陽質量的0.7倍，這與大量高達約2個太陽質量的眾多中子星的觀測結果相矛盾。
然而，Jessie Shelton指出，如果黑暗的費米子具有某種奇異的自相互作用，那麼觀測到的兩個太陽質量的中子衰變和中子星就有可能發生，因為這些相互作用會提供缺失的成分。壓住中子星的壓力。
「如果我們確實發現了奇異的中子衰變，那麼我們會在同一個中風中學到一些關於我們宇宙黑暗面的驚人之處 - 大質量中子星的生存會立即告訴我們，不只有一個暗物質粒子，但是一整套帶有黑暗力量的黑暗粒子。「謝爾頓說。