Wszystkie jądra atomowe składają się z protonów i neutronów. Fizycy od ponad 50 lat poszukują cząstki składającej się z więcej niż dwóch neutronów. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) wskazują na dowodny istnienia cząstki składającej się z czterech neutronów. To tzw. tetraneutron.
Czytaj też: Foton jest podzielny. Potwierdzenie odkrycia bozonu Majorany coraz bliżej
Gdyby taka cząstka faktycznie istniała, cześć teorii dotyczących silnych oddziaływań musiałaby zostać zweryfikowana. Co więcej, szczegółowe badania tych cząstek mogłyby pomóc nam zrozumieć właściwości gwiazd neutronowych.
Silne oddziaływanie to siła, która trzyma świat razem. Atomy cięższe od wodoru bez niej nie mogłyby istnieć.dr Thomas Faestermann z TUM, szef zespołu badawczego
Wiele wskazuje, że tetraneutrony wytworzono w jednym z ostatnich eksperymentów przeprowadzonych w akceleratorze cząstek Van de Graaffa na terenie kampusu badawczego w Garching. Obecnie jest on już wycofany z użytku. Wyniki badań można przeczytać w Physics Letters B.
Nieuchwytne tetraneutrony
Francuscy naukowcy już 20 lat temu opublikowali wyniki pomiarów, które zinterpretowano jako sygnaturę pochodzącą od poszukiwanego tetraneutronu. Kolejne badania wykazały, że zastosowana wtedy metodologia nie mogła udowodnić istnienia tetraneutronu.
W 2016 r. Japończycy zbombardowali hel-4 wiązką cząstek radioaktywnych helu-8, co miało doprowadzić do powstania tetraneutronów. Powinien powstać beryl-8 i faktycznie wykryto cztery takie atomy. Fizycy wysnuli teorię, że powstały tetraneutron był niezwiązany i szybko rozpadł się na cztery neutrony.
Zespół dr Faestermanna spróbował innego podejścia i zbombardował lit-7 cząstkami litu-7 rozpędzonymi do ok. 12% prędkości światła. Poza tetraneutronami powinien powstać węgiel-10 – i faktycznie, takiej detekcji dokonano. Powtórzenie eksperymentu dało takie same rezultaty.
Wyniki eksperymentu dr Faestermanna pasują do teoretycznych obliczeń, czego można by się spodziewać po węglu-10 i tetraneutronie o energii 0,42 MeV. Zgodnie z pomiarami, taka cząstka powinna być mniej więcej tak samo stabilna jak sam neutron. Powinien ulegać rozpadowi beta z czasem połowicznego zaniku rzędu 450 sekund.
Dla nas jest to jedyne fizycznie wiarygodne wyjaśnienie zmierzonych wartości pod każdym względem.dr Thomas Faestermann
Fizycy osiągnęli pewność znacznie powyżej 99,7%, czyli 3 sigma. Istnienie cząstki uznaje się za udowodnione dopiero wtedy, gdy osiągnie pewność 5 sigma. Konieczne są dalsze badania.