Teoretické výpočty předpověděly nyní potvrzený tetraneutron, podivný stav hmoty

James Farey čekal na experimenty jaderné fyziky, aby potvrdily realitu „tetraneutronu“, o kterém on a jeho kolegové teoretizoval, předpověděl a oznámil během prezentace v létě 2014, po níž na podzim 2016 následoval výzkumný článek.

„Když prezentujeme teorii, musíme vždy říci, že čekáme na experimentální potvrzení,“ řekl Fary, profesor fyziky a astronomie na Iowské státní univerzitě.

Pokud jsou čtyři (velmi, velmi) neutrony vázány dohromady na krátkou dobu v dočasném kvantovém stavu nebo echov ten den pro Vary a nyní existuje mezinárodní tým teoretiků.

Právě oznámený experimentální objev kvadrotronu mezinárodní skupinou vedenou výzkumníky z německé Technické univerzity v Darmstadtu otevírá dveře novému výzkumu a může vést k lepšímu pochopení toho, jak je vesmír držen pohromadě. Tento nový a exotický stav hmoty by také mohl mít užitečné vlastnosti v současných nebo nově vznikajících technologiích.

Neutrony, které si možná pamatujete z hodin vědy, jsou subatomární částice Bez náboje se spojí s kladně nabitými protony a vytvoří jádro atomu. Jednotlivé neutrony nejsou stabilní a po pár minutách se mění na protony. Kombinace dvojitých a trojitých neutronů také netvoří to, co fyzici nazývají rezonance, stav hmoty dočasně stabilní, než se rozpadne.

Vstupte do tetraotronu. Pomocí superpočítačového výkonu v Lawrence Berkeley National Laboratory v Kalifornii teoretici odhadli, že čtyři neutrony mohou vytvořit bzučivý stav s životností pouze 3 x 10.^-22 Vteřiny, méně než miliardtina miliardtiny sekundy. Je těžké tomu uvěřit, ale to je dost dlouho na to, aby to fyzikové studovali.

Teoretici počítají, že tetratron by měl mít energii asi 0,8 milionu elektronvoltů (běžná jednotka měření v jaderné fyzice a vysokých energiích – viditelné světlo má energie asi 2 až 3 elektronvolty.) Výpočty také uváděly šířku schematického energetického hrotu. ukazuje, že tetratron Bylo by to asi 1,4 milionu elektronvoltů. Teoretici publikovali následné studie, které naznačovaly, že energie bude pravděpodobně ležet mezi 0,7 a 1,0 MeV, zatímco šířka bude mezi 1,1 a 1,7 MeV. Tato citlivost vznikla přijetím dvou různých kandidátů dostupných pro interakci mezi neutrony.

Článek právě vydaný v časopise temperamentní povaha Zprávy naznačují, že experimenty provedené v továrně na radioizotopové záření ve výzkumném institutu RIKEN ve Wako v Japonsku zjistily, že energie a šířka tetratronu jsou asi 2,4 a 1,8 milionu elektronvoltů. Oba jsou větší než teoretické výsledky, ale Fary řekl, že nejistota v současných teoretických a experimentálních výsledcích může tyto rozdíly pokrýt.

„Životnost tetratronu je krátká, pro svět jaderných fyziků je příliš velkým šokem, že jeho vlastnosti lze změřit dříve, než se porouchá,“ řekl Fary. „Je to velmi zvláštní systém.“

Je to vlastně „úplně nové stav hmoty„Netrvalo to moc dlouho,“ řekl, „ale ukazuje to na možnosti. Co se stane, když dáte dvě nebo tři z nich dohromady? Můžete mít větší stabilitu?“

Experimenty snažící se najít tetratron začaly v roce 2002, kdy byla struktura navržena v určitých reakcích zahrnujících jeden z prvků, kov zvaný berylium. Tým z RIKEN našel náznaky tetratronu v experimentálních výsledcích zveřejněných v roce 2016.

„Tetratron se připojí k neutronu jako teprve druhý prvek v jaderném grafu,“ napsal Fary ve shrnutí projektu. To „poskytuje cennou novou platformu pro teorie silných interakcí mezi neutrony.“

Mittal Doer z Ústavu jaderné fyziky na Technické univerzitě v Darmstadtu je korespondentem temperamentní povaha Článek nazvaný „Observing a free bound tetraneutron system“ a oznamující experimentální potvrzení tetraneutronu. Výsledky experimentu jsou pětisigma statistickou indikací, indikující definitivní zjištění s pravděpodobností 1 ku 3,5 milionu, že výsledkem je statistická anomálie.

Teoretická předpověď byla zveřejněna 28. října 2016 v Fyzické kontrolní dopisyS názvem „Předpověď tetraneutronové rezonance“. Andrei Shirokov ze Skoplitsynova institutu jaderné fyziky na Moskevské státní univerzitě v Rusku, který byl hostujícím vědcem v Iowě, je prvním autorem. Fary je jedním z odpovídajících autorů.

„Můžeme vytvořit malou neutronovou hvězdu na Zemi?“ Liší se s názvem Shrnutí projektu Tetraneutron. Neutronová hvězda je to, co zbude, když masivní hvězdě dojde palivo a zhroutí se do superhusté neutronové struktury. Tetratron je také neutronová struktura, jedna varianta je vtipně „krátkotrvající, velmi lehká neutronová hvězda“.

Osobní reakce se liší? „V podstatě jsem se vzdal experimentování,“ řekl. „Během pandemie jsem o tom nic neslyšel. Přišlo to jako obrovský šok. Ach můj bože, tady jsme, možná už máme něco nového.“