[論文レビュー] Variations of decay rates of radio-active elements and their connections with global anisotropy of physical space

Yu. A. Baurov, И. Ф. Малов|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2010

Relativity and Gravitational Theory参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、太陽に対する地球の位置に相関する周期的変動と見なされる放射性崩壊率の変動が、物理的空間のグローバルな異方性に関連する新しい異方性力によって引き起こされるものであると提案する。この力は、太陽の重力ポテンシャルから生じるベクトルポテンシャルによって媒介され、核の大きさの変化とクーロン障壁の透過率の変化を通じて崩壊率を変調する。α崩壊では最大0.25%の偏差が観測され、周期性は地球の公軌道運動と一致する。

ABSTRACT

The analysis of correlations between fluctuations of alpha- and beta-decay rates for different radio-active elements is carried out. These fluctuations exceed significantly errors of measurements in many cases. They have the periodical character and reveal definite spatial directions. We suggest that the observed fluctuations are caused by the unique physical reason connected with the global anisotropy of physical space and by the new force.

研究の動機と目的

• 測定誤差を超える未解明の周期的変動を示すβ崩壊およびα崩壊率の調査。
• これらの崩壊率の変動と、地球が太陽の周りを回る位置との関連の解明。
• 太陽の重力ポテンシャルから生じる新たな力およびベクトルポテンシャルを含む物理的メカニズムの提案。
• このような変動が宇宙化学時計法および核崩壊の標準模型に与える影響の検討。
• 核の大きさの変化および異方性空間が、崩壊率の変調に果たす役割の評価。

提案手法

• ブルークヘブン国立研究所およびドイツPTBの長期実験データを用いて、32Si、36Cl、226Ra、152Eu、154Euの崩壊率を分析。
• 指数関数的崩壊則からの逸脱を検出するため、関数U(t) = [N′(t)/N′₀(0)]exp(λt)の使用。
• 地球-太陽距離および公軌道位相（近日点および遠日点）との相関。
• 太陽の重力ポテンシャルに起因するベクトルポテンシャルΔA∑の計算。これはGmₑM_c/R²e sinγ ΔRに比例する。
• α崩壊およびβ崩壊過程における、新たな力の勾配が核の大きさおよびクーロン障壁に与える影響の組み込み。
• 観測された崩壊率の変調と太陽の磁気周期の位相および極性反転の比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 β崩壊およびα崩壊率の周期的変動は、地球が太陽の周りを回る位置と相関しているか？
• RQ2 これらの変動は、太陽の重力ポテンシャルに関連する未発見の異方性力によって引き起こされる可能性があるか？
• RQ3 核の大きさの変化およびクーロン障壁の透過率変化が、観測された崩壊率変動をどの程度説明できるか？
• RQ4 太陽の重力場に起因するベクトルポテンシャルΔA∑の変化は、地球および太陽の磁場に起因するものと比較してどの程度の大きさか？
• RQ5 これらの発見は、宇宙化学時計法および宇宙時間における崩壊率の定数仮定にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 32Siのβ崩壊率および226Raのα崩壊率に、最大0.25%の周期的変動が観測され、測定誤差を著しく上回る。
• 崩壊率の変動は地球の公軌道位相と明確に相関しており、7月中旬から1月中旬にピークが来て、9月中旬から3月中旬にトロフが見られた。
• 太陽の重力ポテンシャルに起因するベクトルポテンシャルΔA∑は5.6×10⁸ G·cmと計算され、地球および太陽の磁場寄与と同等の大きさであった。
• 1988年春の異常および1998年の崩壊率最小値は、太陽磁気双極子の極性反転と一致しており、11年周期の太陽活動サイクルと関連している可能性を示唆した。
• 観測された効果は、ΔA∑の勾配によって作用する新たな異方性力に起因するとされ、α崩壊およびβ崩壊における核の大きさおよび障壁透過率の変化を引き起こしている。
• これらの発見は、崩壊率が時間的に一定でない可能性を示唆し、宇宙化学時計法の時間スケールの見直しが必要となる可能性がある。