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【前沿新闻】 01-10太阳中微子影响放射性衰变率

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β衰变率存在波动的想法充满争议。因为80多年来,人们都认为放射性物质在所有条件下都遵循恒定的指数衰变:这来源于卢瑟福、查德威克和查理斯·厄里斯(Charles Ellis)在1930年发表的关于放射性物质的理论。
然而近些年来,有人提出衰变率并非恒定,而是受太阳影响。2009年,普渡大学的物理学家在布鲁克海文国家实验室(BNL)对硅-32和氯-36以及德国联邦物理技术研究所(PTB)对镭-226的长期测量中发现,被测元素的衰变率存在出乎意料的波动。
并非常数?
普渡大学的研究人员指出,两个实验测得的衰变率似乎年初的时候最快,而这时候地球离太阳最近。他们提出衰变速率每年的振荡可能与日地距离的变化有关,太阳中微子或许以某种方式影响着衰变率。
然而这个想法在物理学界遭到了一些质疑。部分批评者认为,环境因素(如周围温度)已被证明可以影响衰变率,这能解释衰变率按季节的变化。而另一些人指出,中微子极少与其他粒子相互作用,并且没有已知的物理机制可以解释中微子对衰变率的影响。
在最近的研究中,斯坦福大学应用物理学家 PeterSturrock,普渡大学的Ephraim Fischbach 和 NASA 阿米斯研究中心的天体物理学家 Jeffrey Scargle 对BNL硅-32和氯-36数据进行了功率谱和光谱分析,揭示了衰变率的振荡频率为每年11和12.5个周期,并证实了普渡大学研究人员之前发现的振荡模式。他们还分析了超级神冈的五年测量结果,发现太阳中微子通量的类似振荡。
类似的振荡
超级神冈的数据收集于1996年和2001年间,研究人员发现其中存在每年12.5和9.5个周期的中微子通量振荡。他们表示,12.5周期/年的振荡可能与太阳辐射层的旋转有关,而9.5周期/年的振荡可能与太阳核心的旋转有关。
每年12.5个周期的衰变率振荡与太阳中微子通量振荡相符。但每年9.5(中微子通量)和11(衰变率)个周期的振荡就难以联系在一起了。研究人员说,每年11个周期的振荡可能源自太阳核心和辐射层之间的区域。
Sturrock 表示,他的团队首次“在衰变数据和中微子数据中发现类似模式。从 BNL 和超级神冈的数据中,我看到太阳内部旋转的证据”。他补充说:“通过对比发现,从这两组数据中得到的光谱惊人地相似,并且和我们从日震学中获得的太阳辐射层的旋转情况非常接近。
未知机制
Sturrock 说,中微子对 β 衰变率的影响机制尚未明了。“我推测中微子可以与β衰变中的W玻色子相互作用,”他解释说,“但我希望理论物理学家也能参与研究这个问题。”
然而,依然有人保持怀疑。PTB 的物理学家 Karsten Kossert 表示,自己和其他人的研究表明,“一些仪器的读数中存在某些波动。由于不同仪器和或测量方法会产生不同的差异,而太阳中微子的影响是共有的,我们可以排除太阳中微子产生这些差异的可能性。”他补充说:“我们已经证明,在某些情况下环境因素(如温度、湿度、空气压力)与仪器读数之间存在明显的相关性。
在 Kossert 最近参与的一项研究中,研究人员调查了世界各地14个实验室的衰变率数据。报告的结论是“数据的季节性变化可以解释为实验仪器的不稳定性”,以及“在几周或几个月内,数据没有明显变化”。
未被说服
根据华盛顿大学实验核物理和天体物理中心主任 Hamish Robertson 的说法,中微子影响β衰变率的证据“说服力不足”。他说:“他们提出了符合假设的证据,但却忽略了其他不符合该理论的证据(例如,对氚的β衰变的长期研究)。”他补充说:“用一种现象的波动拟合另一种现象,最终你会得到非常招眼球的结论。”
美国弗吉尼亚理工学院的 Patrick Huber 说,“相关性不是因果关系。即使我们假设衰变率存在变化,我也没有在数据中看出它和中微子有什么关系。”
Huber补充说,如果真的存在这种与实验仪器无关的振荡,那么这就需要“非凡的新物理来进行解释,为此还需要非凡的新证据。目前的工作显然不够。而且他们没有提出如何验证这个假设或下一步如何研究这个问题。”
作者 /P. A. Sturrock, E.Fischbach, and J. D. Scargle


来自Android客户端1楼2017-01-10 23:25回复
    我再顶


    IP属地:江苏来自Android客户端2楼2017-01-11 00:13
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      2025-12-25 23:24:07
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      不感兴趣
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      有关太阳的问题值得深思


      来自Android客户端4楼2017-01-11 01:49
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