Новостная лента

Возможны тетранейтрони?

08.11.2015

 

По общему правилу частиц с четырьмя нейтронами в природе нет – иначе, это противоречило бы принципу Пауля. Однако недавно сразу две команды ученых смогли предоставить новые доказательства существования таких частиц. Японский эксперимент косвенно зарегистрировал возникновения тетранейтронів, а его симуляция показала: «склеивать» нейтроны может эффект резонанса.

Схема эксперимента RIKEN и распределение вероятностей для нейтронов в тетранейтроні.

Обычно атомное ядро состоит из двух элементов: незаряженного нейтроны и положительно заряженного протона. Удерживаемые вместе ядерной энергией, они относительно стабильны (не учитывая радиоактивные элементы).

 

Но если присутствуют лишь нейтроны, то все выглядит иначе: на протяжении 15 минут они распадаются на протон, электрон и антинейтрино. В таком случае не удается сохранить целостность: согласно принципу исключения Пауля частицы одинаковых квантовых состояний в одной системе удержать невозможно. Поэтому существование тетранейтронів до сих пор считали физически невозможным, ибо оно противоречило бы основным постулатам ядерной физики.

 

Несмотря на то еще в 2002 году появились первые доказательства присутствия таких частиц. Тогда французские исследователи сообщили о неожиданных результатах экспериментов с ускорением. Ученые ударяли ядра бериллия-14 в углерод и вместо четырех отдельных нейтронов получили сигналы образованию частицы с четырьмя связанными между собой нейтронами.

 

Другие исследовательские группы не смогли повторить этот эксперимент. Много физиков предположили, что произошла ошибка. Теоретики то публиковали модели, согласно которым тетранейтрони – а с ними и исключения из принципа Паули – являются возможными, то отрицали их.

 

Между тем количество доказательств, которые указывали бы на существование тетранейтронів, росла. И несколько месяцев назад, в начале 2016-го, эксперимент исследовательского центра RIKEN, что в Японии, дал новое подтверждение этому предположению.

 

В ускоритель заряженных частиц ученые поместили ядра гелия-4 и гелия-8 – последние имели четыре дополнительных нейтроны. Обычно при столкновении возникают два ядра гелия-4 и четыре отдельных нейтроны. Однако датчик не зарегистрировал этих единичных частиц. Зато имела место крохотная пауза, продолжительностью всего десять трильярдних частиц секунды (10-21), и потом возникли продукты распада – но не нейтроны, которых не хватало.

 

На основании энергетического баланса ученые пришли к выводу, что во время «паузы» четыре нейтроны образовали тетранейтрон. Статистическая значимость этого косвенного доказательства составляет 4,9 стандартного отклонения (показатель 5 – это открытие).

 

Обосновать теоретическую часть исследования японским ученым помогли российские исследователи из Московского государственного университета. Благодаря суперкомп’ютерній симуляции они доказали, что тетранейтрони являются возможными с точки зрения физики – и могут возникать на трильярдні доли секунды.

 

Согласно вычислениям ученых нарушить принцип Пауля на доли секунды мог своеобразный резонансный эффект. Он возникает при энергии около 0, 8 мегаэлектронвольт, что соответствует показателям эксперимента в RIKEN. «Полученные данные открывают новые подходы к исследованию», – говорит соавтор разведки Джеймс Варе (James Vary) из Государственного Университета штата Айовы.

 

То теперь нужно переписать принцип Пауля? Еще рано для категорических выводов. Но если другие эксперименты и ученые подтвердят существование тетранейтронів, то в физике может произойти революция. «Мы знаем, что последующие эксперименты должны предоставить точные данные о тетранейтрони», – говорит Варе. Японские физики уже работают над тем, чтобы повторить свой опыт с лучшими методами обнаружения частицы.

 

Существование тетранейтронів могло бы объяснить возникновение нейтронных звезд. Лишь несколько километров величиной, на удивление плотные они возникают, когда массивная звезда испытывает гравитационного коллапса в конце своего жизненного цикла. В связи с распространенными теориями нейтронные звезды состоят не из нормальным атомных ядер, а из нейтронов. Однако, как такое возможно, до сих пор нез’ясовано.

 

 

Gibt es das «unmögliche» Tetraneutron doch?

Iowa State University/ RIKEN, 07.11.2016

Зреферувала Соломия Кривенко

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика