美国国家标准技术研究院(NIST)进行的一项物理实验增强了科学家对自由中子如何衰减成其他粒子的理解。这项工作提供了对光子或光粒子能谱的首次测量，这些光子或光粒子以其他方式被广泛测量，被称为中子β衰变。这个衰变过程的细节很重要，因为例如，它们有助于解释在大爆炸之后观察到的氢和其他轻原子的观测数量。

　　发表在物理评论信中，这些发现证实了物理学家对粒子和力在宇宙中共同工作的方式的全面了解-这种理解被称为标准模型。这项工作激发了量子电动力学(QED)的新理论活动，量子电动力学是物质与光相互作用的现代理论。团队的方法还可以帮助寻找标准模型之外的新物理。

　　中子是形成原子的三种粒子之一，众所周知。中子与质子一起存在于除最常见形式的氢以外的所有原子中，形成原子核。但是，没有结合在原子核内的“自由”中子平均约在15分钟内衰减。最常见的是，中子通过β衰变过程转变为质子，电子，光子和中微子的反物质版本，中微子是一种丰富但难以捉摸的粒子，很少与物质相互作用。

　　β衰变产生的光子是研究团队想要探索的。这些光子具有QED预测的一系列可能的能量，作为一种理论，几十年来一直非常有效。但是，实际上没有人以高精度检查过QED的这一方面。

　　NIST物理学家杰夫·尼科(Jeff Nico)说：“我们不希望看到任何异常情况，但我们希望以一种前所未有的方式非常精确地检验QED的预测。”

　　代表9个研究机构的Nico及其同事在NIST中子研究中心(NCNR)进行了测量。它会产生一束强烈的慢速移动中子束，其中子的光子发射可以通过用于中子寿命早期精确测量的相同装置来检测。

　　该团队测量了中子衰变的两个方面：光子的能谱及其分支比，它们可以提供有关衰变与特定能量以上的光子相伴的频率的信息。这项工作的结果使它们的支化比测量值比以前的值精确了两倍以上，并且是第一次测量能谱。

　　Nico说：“我们发现的所有内容都与主要的QED计算结果一致。” “我们在能谱上与理论非常吻合，并且减少了分支比的不确定性。”

　　根据Nico的说法，结果提供了理论物理学家已经用来进一步开发QED的特定信息，以提供对中子β衰变的更详细描述。

　　Nico说，结果是对标准模型的必要检查，并验证了团队的实验方法是超越模型的一种方法。使用更好的探测器，该方法可用于搜索所谓的“右手”中微子，但尚未在自然界中发现，并且可能会违反时间对称性，这可以解释 为什么宇宙中有比反物质更多的物质?