中子衰變難題40年，逼出了“鏡像平行宇宙實驗”

報道中的主角利婭•布魯薩爾（Leah Broussard）在著名的橡樹嶺國家實驗室研究中子物理。中子，就是幾乎所有原子核里都存在的那種不帶電的粒子。它有一種奇特的性質，在原子核里它性質很穩定，可以長期存在，雖然有時候也不老實，會發生衰變，從中子變成質子，順便扔出來一個電子和一個中微子（讓楊、李替華人拿到第一個諾貝爾獎的，就是這樣一種核衰變）。

可如果中子一旦獲得了自由，它們立即進入衰老期，發生衰變，每過大約15分鐘就會損失一半（這個時間叫做“半衰期”）。

問題就出在對自由中子“大約15分鐘”的精確測量里。中子物理學家們有兩種方法來測量它，一種方法是將它們隔離在一個“瓶子陷阱”中，讓它安靜地待著，自由衰變，過一定時間后在數一數剩余的數量；另一種方法是從核反應堆里取出一束奔跑的中子，在奔跑路線上設卡計數，數中子衰變之后產生的質子數。可這兩種方式得到的半衰期結果總是大同小異——前者為14分39秒，后者為14分48秒。也就是說，大約900秒的時間，兩個結果差了9秒鐘。

無論是原子彈誕生地的科學家，還是其他國家的科學家們，無數次重復這兩類實驗，差異總是存在——不是哪個科學家粗心弄錯了，或者是實驗儀器的問題。40年來，中子物理學家們絞盡腦汁想弄清楚，究竟是哪里出了問題導致這種結果不一致——無論是牛頓還是愛因斯坦都向我們拍著胸脯保證過，無論是安靜的、還是奔跑的粒子，它們的規律應該是一樣的啊。

就像在科幻故事里那樣，面對在我們這個世界，按照嚴謹的科學邏輯打死都無法圓上的“情節”，橡樹嶺國家實驗室的利婭•布魯薩爾和同事們被迫祭出了科幻作家常用的法寶：平行時空，而且是鏡像的。

這個解釋就是，可能真的存在鏡像平行宇宙，在奔跑的中子束里有1%的中子，擁有穿越到鏡像平行宇宙的能力，它們也發生了衰變，只是不是在我們這個宇宙發生的，那些衰變出來的質子就丟了，觀測結果就“顯得”半衰期長了一些。（這個猜想，是在2012年一篇論文里提到的。）

實驗尚未展開，結果并不樂觀

怎么證明“中子穿越到了鏡像平行宇宙”呢？布魯薩爾的實驗設計看起來有些“異想天開”：她設想的是讓中子重新穿越回來。為此，要設置一堵厚墻，這堵墻是我們這個宇宙里的中子無論如何無法穿透的。

可按照“鏡像平行宇宙”假設，那一束奔跑的中子束里，有些中子無須陷在墻里，在其他中子迎頭撞墻，陷落在墻里的時候，它們到另一個宇宙去逛了一圈，相當于繞過了墻，然后穿越回來，出現在了墻后面。

所以，科學家們的想法是在墻后面設置探測裝置，抓住這些利用鏡像平行宇宙成功翻墻的“狡猾”中子。這樣一來，兩種測量中子半衰期的實驗就可以獲得一致結果了。

不過目前來說，做出任何評價都還為時過早。因為這個實驗設想雖然完成了，何時開展還需要等待另一個前期實驗的結果分析。而主持那個實驗、還在分析數據的科學家說：“盡管得到任何成果的可能性都很小，但這是一次簡單且并不昂貴的實驗，如果一場物理學革命中可能會產生好的結果，那么我們必須嘗試。”

聽聽，取得成功的“可能性很小”，那么為什么還要做這些實驗呢？因為“簡單且并不昂貴”。也就是說，因為中子物理學家們對這個問題已經探索了40年，結果絕望地發現，其似乎在我們這個宇宙里根本找不到答案，所以，那些帶有科幻色彩的想法就進入了科學家們的視野。又因為成本實在便宜，這樣腦洞大開的設想才可能被付諸實施。

也就是說，它可能是一次改變科學進程的偉大實驗，但概率實在太小，更可能是若干年后我們開科學家們的玩笑才會想起來的趣聞而已。