中子及其在宇宙学与粒子物理学中的作用

冷中子和超冷中子实验已达到极高精度，使得远超当前粒子物理标准模型尺度的问题得以通过实验研究。由于粒子物理学与宇宙学之间的紧密联系，这些研究也使我们能够深入窥探宇宙诞生之初的瞬间。本文首先从理论和实验两方面探讨重子生成问题……重子生成如何发生这一问题有待实验检验，而结果表明，对中子电偶极矩极其严格的限制可以约束该问题，这一物理量对粒子物理学也具有深远意义。接着，我们讨论近期引人注目的观测发现：中子在地球引力场中的量子化以及这些引力能态之间的共振跃迁。这些测量，连同对中子散射数据的新评估，为牛顿引力定律在皮米尺度上的偏离设定了新的约束。此类偏离在提出普朗克尺度与标准模型尺度统一的现代额外维度理论中有所预言……另一个主要议题是物理学和天体物理学各领域中的弱相互作用参数，这些参数都必须从测量的中子衰变数据导出。迄今为止，已测量了大约10种不同的中子衰变可观测量，远超电弱标准模型所需。这使得对超越标准模型的新物理进行多种精确检验成为可能，可与高能领域的类似检验相竞争或超越之。本综述最后讨论了在“最初三分钟”及随后恒星核合成过程中元素合成所需的中子与核数据。