Немецкие физики сообщили о возможном открытии тетранейтрона

Группа немецких физиков сообщила об обнаружении частицы, состоящей из четырех нейтронов с достоверностью три стандартных отклонения. Существование этой частицы противоречит современным эффективным моделям ядерных сил, а исследование ее свойств может оказаться полезным для лучшего понимания нейтронного вещества, из которого по большей части состоят нейтронные звезды. Исследование опубликовано в Physics Letters B.

Физиков давно интересует вопрос о возможности существования частиц, состоящих из нескольких нейтронов. Это важно как для проверки современной теории ядерных сил (она запрещает существование тетранейтрона), так и для лучшего понимания физики нейтронного вещества, из которого по большей части состоят нейтронные звезды. Динейтрон, то есть частица, состоящая из двух нейтронов, был открыт экспериментально, и оказался короткоживущим резонансом со временем жизни примерно 10-22 секунды. Состоящий из трех нейтронов тринейтрон никогда не наблюдался экспериментально. Поиски тетранейтрона ведутся еще с 60-х годов прошлого века, но до последнего времени не было убедительных доказательств его существования.

Впервые физики сообщили об обнаружении тетранейтрона в эксперименте по бомбардировке углеродной мишени атомами бериллия, одним из продуктов которой и была новая частица, в 2001 году. Однако позже в анализе эксперимента были найдены ошибки, а попытки воспроизвести результаты эксперимента другими методами не увенчались успехом. Следующие сообщения об открытии этой частицы поступили в 2016 году от физиков, работавших в институте физико-химических исследований RIKEN, которые обнаружили резонанс со временем жизни около 10-21 секунды в эксперименте по бомбардировке жидкой мишени, состоящей из гелия 4He, пучком богатого нейтронами изотопа гелия 8He, который они идентифицировали как тетранейтрон. Точность этого эксперимента, однако, была достаточно низка (измеренная энергия связи четырех нейтронов в тетранейтроне составила 0,83±1,41 мегаэлектронвольт), так что их открытию требовалось независимое подтверждение.

В 2021 году группа физиков из Германии, Саудовской Аравии и Судана под руководством Томаса Фестерманна (Thomas Faestermann) из Мюнхенского технического университета провела эксперимент по поиску тетранейтрона 4n в реакции 7Li + 7Li → 10C + 4n на исследовательском кампусе этого университета в Гархинге.

Для этого физики разгоняли ионы лития 7Li3+ с помощью тандемного ускорителя Ван де Граафа до кинетической энергии 46 мегаэлектронвольт, что соответствует скорости, равной примерно 12 процентам от скорости света, и сталкивали их с мишенью. В качестве нее использовались слои 7LiO2 плотностью 100 микрограмм на квадратный сантиметр, нанесенные на углеродную фольгу, имевшую плотность 20 микрограмм на квадратный сантиметр.

Измеряя энергию 10С, физики смогли восстановить массу тетранейтрона, которая равна сумме энергии связи четырех нейтронов и их энергий покоя. Вероятность того, что в эксперименте действительно был обнаружен тетранейтрон, составила более 99,7 процента, что соответствует достоверности три стандартных отклонения. Получившаяся энергия связи тетранейтрона оказалась положительной, и равной 0,42 ±0,16 мегаэлектронвольта. Тетранейтрон нестабилен относительно β-распада, и при измеренной энергии связи его время жизни составляет около 450 секунд, что близко к времени жизни свободного нейтрона, равного приблизительно 900 секундам.

Экспериментаторы ожидают независимого подтверждения существования тетранейтрона, потому что в физике частиц принято считать существование частицы или какого-либо эффекта доказанным, если достоверность обнаружения превышает пять стандартных отклонений.

Ранее мы писали об экспериментальном обнаружении других экзотических частиц — тетракварка и пентакварка.

Читайте также

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.