Keturių neutronų eksperimentas aptiko ilgai ieškotos dalelės, susidedančios iš keturių neutronų, įrodymų.

Nors visi atomų branduoliai, išskyrus vandenilį, yra sudaryti iš protonų ir neutronų, fizikai dalelės, sudarytos iš vieno, trijų ar keturių neutronų, ieškojo daugiau nei pusę amžiaus. Miuncheno technikos universiteto (TUM) fizikų komandos Garchingo tyrimų miestelio greitintuvo laboratorijoje atlikti eksperimentai rodo, kad gali būti dalelė su keturiais surištais neutronais.

Nors branduoliniai fizikai sutinka, kad Visatoje nėra sistemų, sudarytų tik iš protonų, jie daugiau nei 50 metų ieško dalelių, sudarytų iš vieno, trijų ar keturių neutronų.

Maier-Leibnitz laboratorijos Van de Graaff tandemo greitintuve Garchingo tyrimų miestelyje Miuncheno technikos universiteto (TUM) fizikų komanda bombardavo ličio-7 taikinį ličio-7 atomo branduoliu, kuris buvo pagreitintas iki 12 procentų šviesos greičio. Visi matavimų rezultatai rodo, kad jų eksperimentai sukūrė norimą anglies-10 ir tetraneutroną. Kreditas: Sonja Battenberg / TUM

Jei tokia dalelė egzistuoja, stiprios sąveikos teorijos dalis reikia permąstyti. Be to, detalesnis šių dalelių tyrimas gali padėti mums geriau suprasti neutroninių žvaigždžių savybes.

„Stipri sąveika tiesiogine prasme yra jėga, laikanti pasaulį savo šerdyje. Atomai, sunkesni už vandenilį, būtų neįsivaizduojami be jos”, – sako dr. Thomas Westermannas, vadovavęs eksperimentams.

Viskas dabar rodo faktą, kad būtent tokio tipo dalelės buvo sukurtos viename iš neseniai atliktų eksperimentų, atliktų dabar nebeegzistuojančiame Van de Graaf tandemo dalelių greitintuve Garchingo tyrimų miestelyje.

Maier-Leibnitz laboratorijos Van de Graaff tandemo greitintuve Garchingo tyrimų miestelyje Miuncheno technikos universiteto (TUM) fizikų komanda bombardavo ličio-7 taikinį ličio-7 atomo branduoliu, pagreitindama iki 12 proc. šviesos greitis. Visi matavimų rezultatai rodo, kad jų eksperimentai sukūrė norimą anglies-10 ir tetraneutroną. Kreditas: Thomas Faestermann / TUM

Ilgos tetraneutrono paieškos

Prieš 20 metų prancūzų tyrimų grupė paskelbė matavimus, kuriuos interpretavo kaip norimo tetraneutrono parašą. Tačiau vėlesnis kitų grupių darbas parodė, kad taikyta metodika negalėjo įrodyti tetraneutrono egzistavimo.

2016 metais grupė Japonijoje bandė pagaminti tetraneutroną iš helio-4, bombarduodama jį radioaktyviųjų helio-8 dalelių pluoštu. Ši reakcija turėtų sudaryti berilį-8. Tiesą sakant, jie sugebėjo aptikti keturis tokius atomus. Remdamiesi matavimų rezultatais, mokslininkai padarė išvadą, kad tetraneutronas buvo nekoreliuojamas ir greitai suskyla atgal į keturis neutronus.

Dr. Thomas Westermann prie Van de Graaff tandeminio greitintuvo prieigos liuko Garchingo tyrimų miestelyje. Čia daugiau nei dešimt milijonų voltų ličio jonus pagreitino iki maždaug 12 procentų šviesos greičio. Westermannas ir jo komanda šiais ličio jonais bombardavo ličio-7 taikinį. Visi matavimų rezultatai rodo, kad jų eksperimentai sukūrė norimą anglies-10 ir tetraneutroną. Kreditas: Ole Benz / TUM

Savo eksperimentuose Westermannas ir jo komanda bombardavo ličio-7 taikinį ličio-7 dalelėmis, pagreitinančiomis iki maždaug 12 procentų šviesos greičio. Be tetraneutrono, jis turėtų gaminti anglies 10. Iš tiesų, fizikams pavyko atrasti šią rūšį. Pakartojimas patvirtino rezultatą.

netiesioginiai įrodymai

Grupės matavimo rezultatai atitiko tikėtiną anglies 10 parašą pirmoje sužadintoje būsenoje ir susietą 0,42 megaelektronvolto (MeV) tetraneutroną. Remiantis matavimais, tetraneutronas bus maždaug toks pat stabilus, kaip ir pats neutronas. Tada jis suyra beta skilimo būdu, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 450 sekundžių. „Mums tai yra vienintelis pagrįstas fizinis išmatuotų verčių paaiškinimas visais atžvilgiais“, – aiškina dr. Thomas Westermannas.

Miuncheno technikos universiteto (TUM) Fizikos katedros mokslininkas daktaras Romanas Gernhäuseris yra Van de Graaff tandemo greitintuvo tikslinėje patalpoje Garchingo miestelyje, kur ličio jonai įsibėgėjo iki maždaug 12 procentų. šviesa, pataikydama į taikinį ličio 7. Visi matavimų rezultatai rodo, kad jų eksperimentais buvo gautas norimas anglis-10 ir tetraneutronas. Kreditas: Ole Benz / TUM

Iš savo matavimų komanda pasiekė daugiau nei 99,7 proc. arba 3 sigmų tikrumą. Tačiau fizikoje dalelės egzistavimas galutinai svarstomas tik tada, kai pasiekiamas 5 sigmos tikrumas. Taigi mokslininkai dabar nekantriai laukia nepriklausomo patvirtinimo.

Nuoroda: Thomas Westermann, Andreas Bergmayer, Roman Gernhauser, Dominic Kohl ir Mahmoud Mahgoub „Susieto kvartero neutrono rodikliai“, 2021 m. lapkričio 26 d. Galima rasti čia. Fizikos raidės B.
DOI: 10.1016 / j.physletb.2021.136799

Mayer-Leibnitz laboratoriją su Van de Graaf tandemo greitintuvu bendrai valdo Miuncheno technikos universitetas ir Miuncheno Ludwigo Maximiliano universitetas. Objektas dėl struktūrinių priežasčių buvo uždarytas 2020 m. pradžioje. Visi penki leidinio autoriai yra Miuncheno technikos universiteto absolventai arba darbuotojai.