Usando dados adquiridos em 2007 e 2008 durante sobrevôos de Vênus e Mercúrio pela sonda MESSENGER da NASA, os pesquisadores descobriram que a vida útil dos nêutrons é de 780 segundos.

“A vida útil dos nêutrons livres fornece um teste-chave do Modelo Padrão da física de partículas, e também afeta as abundâncias relativas de hidrogênio e hélio formadas no início do Universo, apenas alguns minutos após o Big Bang, por isso tem implicações abrangentes” disse o Dr. Vincent Eke, cientista do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham.

“Os métodos baseados no espaço oferecem a possibilidade de romper o impasse entre as duas técnicas concorrentes de medição baseadas na Terra.”

Nêutrons são normalmente encontrados no núcleo de um átomo, mas rapidamente se desintegram em elétrons e prótons quando estão fora do átomo.

Os físicos já usaram dois métodos baseados em laboratório – o método do “frasco” e a técnica do “feixe” – para tentar determinar a vida útil dos nêutrons.

O método da garrafa aprisiona nêutrons em uma garrafa e mede quanto tempo leva para a sua radioatividade decair. Isso sugere que os nêutrons podem sobreviver em média por 879 segundos.

A técnica do feixe, que dispara um feixe de nêutrons e conta o número de prótons criados pelo decaimento radioativo, fornece cerca de 888 segundos.

Embora isso possa parecer uma pequena diferença, os cientistas dizem que a diferença pode ser enorme.

Como o Modelo Padrão da física de partículas exige que a vida útil dos nêutrons seja de aproximadamente 879 segundos, qualquer desvio disso provocaria uma mudança fundamental em nossa compreensão desse modelo.

MESSENGER carregava um espectrômetro de nêutrons para detectar nêutrons soltos no espaço por raios cósmicos colidindo com átomos na superfície de Mercúrio como parte de uma pesquisa para determinar a existência de água no planeta.

A caminho, a sonda voou pela primeira vez por Vênus, onde coletou medições de nêutrons pela primeira vez.

“Embora o MESSENGER tenha sido projetado para outros fins, ainda conseguimos usar os dados para estimar a vida útil dos nêutrons”, disse o Dr. Jacob Kegerreis, do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham.

“A sonda fez observações sobre uma grande variedade de alturas acima das superfícies de Vênus e Mercúrio, o que nos permitiu medir como o fluxo de nêutrons muda com a distância dos planetas”.

Usando modelos, os pesquisadores estimaram que o número de nêutrons que MESSENGER deveria contar em sua altitude acima de Vênus, pois a vida útil dos nêutrons seria entre 600 e 1.020 segundos. Para vidas mais curtas, menos nêutrons sobrevivem por tempo suficiente para alcançar o detector de nêutrons do MESSENGER.

Eles descobriram que a vida útil dos nêutrons é de 780 segundos, com uma incerteza de cerca de 130 segundos de estatísticas e outras incertezas, como se o número de nêutrons muda durante o dia e a incerteza sobre a composição química da superfície de Mercúrio.

“É como um grande experimento com garrafas, mas em vez de usar paredes e campos magnéticos, usamos a gravidade de Vênus para limitar os nêutrons por tempos comparáveis ​​à sua vida”, disse o Dr. Jack Wilson, pesquisador do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins.