Teoretické výpočty teraz potvrdili predpovedaný tetraneutrón, exotický stav hmoty

James Vary čaká na experimenty jadrovej fyziky, ktoré potvrdia realitu „tetraneutrónu“, ktorý on a jeho kolegovia teoretizovali, predpovedali a prvýkrát oznámili počas prezentácie v lete 2014, po ktorej bude nasledovať rok 2016. Výskumná práca na jeseň.

„Kedykoľvek prezentujeme teóriu, vždy musíme povedať, že čakáme na experimentálne potvrdenie,“ povedal Varys, profesor fyziky a astronómie na Iowskej štátnej univerzite.

v prípade štyroch neutrónov (veľmi, veľmi) krátko spolu viazaných v dočasnom kvantovom stave resp ozvenaTen deň pre Vary a medzinárodný tím teoretikov je tu.

Nedávno ohlásený experimentálny objav tetraneutrónu medzinárodnou skupinou vedenou výskumníkmi z nemeckej Technickej univerzity v Darmstadte otvára dvere novému výskumu a môže viesť k lepšiemu pochopeniu toho, ako je vesmír držaný pohromade. Tento nový a exotický stav hmoty môže mať tiež vlastnosti, ktoré sú užitočné v existujúcich alebo vznikajúcich technológiách.

neutróny, ktoré si určite pamätáte z hodín prírodovedy, sú subatomárne častice Bez akéhokoľvek náboja, ktorý sa spája s kladne nabitými protónmi a vytvára jadro atómu. Jednotlivé neutróny nie sú stabilné a po niekoľkých minútach sa menia na protóny. Kombinácie dvojitých a trojitých neutrónov tiež netvoria to, čo fyzici nazývajú rezonanciou, stav hmoty, ktorý je pred uvoľnením dočasne stabilný.

Zadajte tetraneutrón. Pomocou superpočítačového výkonu v Národnom laboratóriu Lawrence Berkeley v Kalifornii teoretici vypočítali, že štyri neutróny môžu vytvoriť rezonančný stav so životnosťou iba 3×10^-22 sekúnd, menej ako miliardtina miliardtiny sekundy. Je ťažké tomu uveriť, ale je to dosť dlho na to, aby fyzici študovali.

Výpočty teoretikov hovoria, že tetraneutrón by mal mať energiu asi 0,8 milióna elektrónvoltov (jednotka merania vo fyzike vysokých energií a jadrovej fyziky – viditeľné svetlo má energiu asi 2 až 3 elektrónvolty.) Výpočty nazývané aj šírka .. Počet zakreslených energetických špičiek zobrazujúcich tetraneutróny by bol asi 1,4 milióna elektrónvoltov. Teoretici publikovali neskoršie štúdie naznačujúce, že energia by bola medzi 0,7 a 1,0 milióna elektrónvoltov, zatiaľ čo šírka by bola medzi 1,1 a 1,7 milióna elektrónvoltov. Táto citlivosť vznikla prijatím rôznych kandidátov dostupných pre interakcie medzi neutrónmi.

článok práve uverejnený v časopise Príroda V experimentoch uskutočnených v továrni na rádioaktívne izotopové lúče vo výskumnom inštitúte RIKEN vo Wako v Japonsku sa zistilo, že energia a šírka tetraneutrónu sú 2,4 a 1,8 milióna elektrónvoltov. Oba sú väčšie ako teoretické výsledky, ale Varie povedal, že neistota v súčasných teoretických a experimentálnych výsledkoch môže tieto rozdiely zakryť.

„Život tetraneutrónu je taký krátky, že je to obrovská rana pre svet jadrovej fyziky, že jeho vlastnosti možno zmerať skôr, ako sa pokazí,“ povedal Vary. „Je to veľmi exotický systém.“

V skutočnosti je to „úplne nové“ stav hmoty„Je to krátkodobé, ale poukazuje na možnosti.“ Čo keby ste dali dve alebo tri z nich dohromady? Môžete získať väčšiu stabilitu?“

Experimenty snažiace sa nájsť tetraneutrón začali v roku 2002, keď bola štruktúra navrhnutá v niektorých reakciách zahŕňajúcich jeden z prvkov, kov nazývaný berýlium. Tím z Rikenu našiel známky tetraneutrónu v experimentálnych výsledkoch publikovaných v roku 2016.

„Tetraneutrón sa spojí s neutrónom ako druhý prvok bez náboja na atómovej mape,“ napísal Vary v zhrnutí projektu. „Poskytuje cennú novú platformu pre teórie silných interakcií medzi neutrónmi.“

Autorom korešpondencie je Maytel Duer z Inštitútu jadrovej fyziky na Technickej univerzite v Darmstadte. Príroda dokument s názvom „Pozorovanie korelovaného voľného štvorneutrónového systému“ a oznamujúci experimentálne potvrdenie tetraneutrónu. Predpokladá sa, že výsledky experimentu sú päťsigma štatistický signál, indikujúci určité zistenie, v ktorom je nález štatistickou anomáliou, s pravdepodobnosťou jedna ku 3,5 miliónu.

Teoretická predpoveď bola zverejnená 28. októbra 2016 fyzický recenzný papierNázov „Predpoveď pre štvorneutrónovú rezonanciu.“ Prvým autorom je Andrey Shirokov zo Skobeltsinovho inštitútu jadrovej fyziky na Moskovskej štátnej univerzite v Rusku, ktorý bol hosťujúcim vedcom v štáte Iowa. Vary je jedným z dotknutých autorov.

„Mohli by sme na Zemi postaviť malú neutrónovú hviezdu?“ Zhrnutie projektu Tetraneutron s názvom Vary. Neutrónová hviezda je to, čo zostane, keď sa masívnej hviezde minie palivo a zrúti sa do superhustej neutrónovej štruktúry. Tetraneutrón je tiež neutrónová štruktúra, čo je vari „krátkotrvajúca, veľmi ľahká neutrónová hviezda“.

Varyho osobná reakcia? „Veľa som sa vzdal experimentov,“ povedal. „Počas pandémie som o tom nič nepočul. Bol to veľký šok. Preboha, tu sme, možno máme niečo naozaj nové.“