Esquema do artista de como o Lunar Prospector forneceu dados para estimar a vida útil dos nêutrons. Os raios cósmicos que atingem a superfície da lua ejetam nêutrons que voam gradualmente para o espaço. À medida que os nêutrons se movem para altitudes mais elevadas, mais tempo passa, e mais nêutrons decaem radioativamente. Lunar Prospector contou o número de nêutrons em várias altitudes, permitindo que os cientistas comparem os números de nêutrons em altitudes. Usando modelos, os pesquisadores poderiam então estimar a vida útil do nêutron. Crédito:JHU / APL
Uma das melhores chances de provar que a física está além do modelo padrão depende de algo chamado de matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). O modelo padrão insiste que a matriz CKM, que descreve a mistura de quarks, deve ser unitário. Mas evidências crescentes sugerem que durante certas formas de decadência radioativa, a unidade da matriz CKM pode quebrar.
Na reunião de outono de 2021 da Divisão de Física Nuclear APS, pesquisadores discutem como uma missão lunar da NASA e um grande progresso teórico podem ajudar a definir o modelo padrão.
A vida útil do nêutron livre desempenha um papel importante no teste da unidade da matriz CKM. Contudo, dois métodos prevalecentes para medi-lo conflitam severamente. Assim, Jack Wilson e uma equipe do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins e da Durham University decidiram pensar fora da caixa - indo para o espaço sideral.
Aproveitando os dados da Lunar Prospector Mission da NASA, que enviou uma espaçonave para orbitar a lua, os cientistas fizeram a segunda medição do tempo de vida de nêutrons livres do espaço. Eles reduziram a incerteza em uma ordem de magnitude.
"Nosso resultado abre uma terceira maneira de medir a vida útil dos nêutrons. Usar essa técnica em uma missão dedicada poderia encerrar um quebra-cabeça de décadas em física fundamental, "disse Wilson, que compartilhará os resultados na reunião de 13 de outubro.
Uma publicação será lançada no mesmo dia de Revisão Física C .
Os valores dos elementos da matriz CKM Vud e Vus obtidos de diferentes experimentos de decaimento beta, versus o requisito de unidade do modelo padrão. Crédito:Chien Yeah Seng
Em última análise, quebrar a unitariedade da matriz CKM - e encontrar a física além do modelo padrão - exigiria uma discrepância mais forte entre a teoria e o experimento. A revisão mais recente do campo mediu a discordância em cerca de três sigma.
"O nível significativo atual das anomalias observadas ainda não é suficiente para declarar uma descoberta. O principal fator limitante é o nível de precisão das entradas da teoria do modelo padrão, "disse Chien Yeah Seng, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Bonn.
Na reunião, Seng irá compartilhar a história por trás da pesquisa teórica que revelou essa sugestão de nova física e irá discutir o progresso em tornar o lado da teoria mais preciso.
Seu colaborador Luchang Jin, um professor da Universidade de Connecticut e um dos pioneiros teóricos por trás do recente múon g -2 cálculos, apresenta pesquisas recentes que refinam um componente teórico fundamental. O estudo reduz drasticamente as incertezas nas constantes de baixa energia usadas para cálculos teóricos.
Seng traçará o caminho para encontrar uma discrepância de cinco sigma, incluindo o trabalho de Jin em correções radiativas, correções de quebra de isospin, e correções da estrutura nuclear. Ele prevê que poderemos ver um avanço ainda nos próximos anos.
