Tetraneutrony faktycznie istnieją? Kiedy poznamy prawdę?

Fizycy w końcu odkryli tetraneutrony? Niejednoznaczne wyniki badań

Tetraneutrony to nieuchwytne skupiska czterech neutronów, których naukowcy poszukują od 60 lat. Wreszcie odnaleziono najmocniejszy jak dotąd dowód istnienia słynnej czwórki.

W jądrze atomowym protony i neutrony są ze sobą trwale związane. Tetraneutrony zachowują się inaczej. Żyją tylko przez krótki czas – w tym przypadku mniej niż miliardową część trylionowej części sekundy – i są to tzw. stany rezonansowe. Ich nieuchwytną naturę opisano w Nature.

Wszystkie znane jądra atomowe zawierają jeden lub więcej protonów, ale fizycy nie mają pełnego pojęcia o siłach działających w grupach zbudowanych wyłącznie z neutronów. Jeżeli istnienie tetraneutronów zostanie potwierdzone, otworzy to drzwi do nowej fizyki.

Do tej pory nie udało się zaobserwować układu składającego się wyłącznie z neutronów. Jeżeli udałoby nam się potwierdzić to odkrycie, byłoby ono pierwszym w swoim rodzaju.Dr Meytal Duer, fizyk jądrowy z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt

Do stworzenia tetraneutronów, zespół Duera użył wiązki radioaktywnego, bogatego w neutrony helu-8. Została ona skierowana w tarczę zbudowaną z protonów. PO zderzeniu jądra helu-8 z protonem, została wybita grupa dwóch protonów i dwóch neutronów, czyli cząstka alfa. Ponieważ początkowe jądro helu-8 miało dwa protony i sześć neutronów, „niezagospodarowane” zostały cztery neutrony. Pomiary wykazały, że utworzyły one poszukiwany od kilku dekad układ zwany tetraneutronem.

Czytaj też: Tetraneutron, czyli miniaturowa gwiazda neutronowa. Coraz bliżej potwierdzenia istnienia nieuchwytnej cząstki

W przeszłości istniały przesłanki, ale nigdy nie było jasne, czy tetraneutrony istnieją. W 2016 r. fizycy wykryli zaledwie kilku tetraneutronów, a teraz zaobserwowano ok. 30 gromad. To znaczny postęp.

Teoretyczne obliczenia tego, co się dzieje, gdy zderzają się cztery neutrony, wzbudziły sceptycyzm co do tego, czy rezonans tetraneutronów może istnieć. Gdyby siły między neutronami były wystarczająco silne, aby stworzyć rezonans tetraneutronów, powinny istnieć pewne typy jąder atomowych, o których wiadomo, że nie istnieją.Dr Natalia Timofiejuk, fizyk z Uniwersytetu Surrey w Guildford

Dlatego właśnie, dr Timofiejuk uważa, że w eksperymencie wcale nie zaobserwowano prawdziwego rezonansu, ale inny efekt, którego jeszcze nie rozumiemy. Zderzenia mogą wynikać z „pamięci”, jaką zachowują neutrony o tym, jak były ułożone w jądrze helu-8.

Rzeczywiście, wyniki teoretyczne są bardzo kontrowersyjne, ponieważ albo przewidują rezonans tetraneutronów w dobrej zgodności z wynikami przedstawionymi w tej pracy, albo nie przewidują żadnego rezonansu.Dr Stefano Gandolfi z Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku

Fizycy już planują kolejne eksperymenty, które mogą jednoznacznie wykazać, czy tetraneutrony naprawdę istnieją.