Обзор посвящен обсуждению современного состояния
фундаментальных свойств нейтрона. Приведены
экспериментальные результаты по времени жизни нейтрона,
угловым корреляциям β-pacnada, электрическому дипольному
моменту, формфактору, дано сравнение с теорией. Описана
методика основных экспериментов. Обсуждается нейтронная
"экзотика": электрический заряд, распады с нарушением
сохранения барионного числа и т.д. Подробно рассмотрены
свойства и использование ультрахолодных нейтронов, а также
связанные с этим проблемы. Представлены новые идеи и
проекты.
Дается обзор развития физики ультрахолодных нейтронов
(УХИ) начиная с первых экспериментальных исследований.
Рассказывается о проблемах, которыми автору приходилось
заниматься непосредственно под руководством Ф.Л. Шапиро, как
выкристаллизовывалось решение этих проблем и как
обнаруживалась их связь с задачами из совершенно других
областей физики. Обсуждается современное состояние физики
УХИ и ее перспективы.
Представлен обзор экспериментов, связанных с измерением
времени жизни нейтрона с использованием гравитационных
ловушек ультрахолодных нейтронов (УХН). Точное значение
времени жизни нейтрона имеет принципиально важное значение
для физики элементарных частиц и космологии. В нашем
эксперименте достигнуто наилучшее приближение времени
хранения УХН к времени жизни нейтрона; вероятность потерь
УХН в ловушке составила всего лишь 1 % от вероятности β-распада
нейтрона. Получено время жизни нейтрона 878,5 ± 0,7стат ±
0,3сист с,
которое является наиболее точным. Рассмотрено влияние нового
результата на проверку унитарности матрицы смешивания
кварков и на анализ данных в модели нуклеосинтеза при
формировании Вселенной.
Недавние результаты измерений времени жизни нейтрона с
гравитационной ловушкой ультрахолодных нейтронов (УХН)
(Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.
Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский
институт" (ПИЯФ НИЦ КИ), Россия) и магнитной ловушкой УХН (Лос-Аламосекая
национальная лаборатория, США) подтвердили результат
измерений ПИЯФ 2005 года. Результаты измерений с хранением
УХН согласуются между собой, однако имеется разногласие с
результатом пучкового эксперимента (Национальный институт
стандартов и технологий, США) на 3,5σ (1 % в вероятности
распада). Это разногласие обсуждается в литературе как
"нейтронная аномалия". Рассмотрены возможные причины данного
разногласия. Проведён тест экспериментальных данных времени
жизни и данных для асимметрии распада нейтрона в рамках
Стандартной модели, который успешно выполняется только для
значений времени жизни нейтрона, полученных методом хранения
УХН.
This year is 50 anniversary of the first experimental
observation of ultracold neutrons (UCN). I present my
reminiscences of the first experiment in Dubna, first
encounter with F.L. Shapiro -- pioneer of the UCN
investigations, and the early stage of the UCN experiments.
Present status of investigations with UCN is shortly
reviewed.