Tetraneutrón. Crédito:Andrey Shirokov
Un equipo de investigación de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, usando nueva interacción entre neutrones, ha justificado teóricamente la resonancia de tertaneutrones de baja energía que se obtuvo recientemente de forma experimental. Esto prueba la muy breve existencia de una partícula que consta de cuatro neutrones. Según las simulaciones del superordenador, la vida útil del tetraneutrón es de 5 × 10 -22 segundo. Los resultados de la investigación se publican en una revista de primer nivel. Cartas de revisión física .
Un equipo formado por rusos, Científicos alemanes y estadounidenses, incluido Andrey Shirokov, investigador principal del Instituto Skobeltsyn de Física Nuclear, ha calculado la energía del estado de tetraneutrón resonante. Sus cálculos teóricos, basado en un nuevo enfoque y una nueva interacción entre neutrones, se correlacionan con los resultados de un experimento en el que se produjo un tetraneutrón.
Buscando estabilidad de neutrones
Un neutrón vive unos 15 minutos antes de desintegrarse, produciendo un protón, electrón y un antineutrino. También existe otro sistema estable conocido que consta de una gran cantidad de neutrones:estrellas de neutrones. Los científicos se han propuesto averiguar si existen otros sistemas, incluso de corta duración, compuesto puramente de neutrones.
Un sistema compuesto por dos neutrones no forma ni siquiera un estado de corta duración. Después de estudios fundamentales y experimentales de varios años, Los científicos concluyeron que no existen tales estados en un sistema compuesto por tres neutrones. Busca un tetraneutrón, un grupo de cuatro neutrones, ha procedido durante más de 50 años. Estas búsquedas fueron infructuosas hasta 2002, cuando un grupo de investigadores franceses en un experimento en el Acelerador Nacional de Iones Pesados Grandes en Caen encontró seis eventos que podrían interpretarse como producción de tetraneutrones. Sin embargo, la reproducción de este experimento falló, y algunos científicos creen que al menos una parte del análisis de datos original era incorrecta.
Una nueva fase de las búsquedas de tetraneutrones tuvo lugar en la Fábrica de Rayos de Iones Radiactivos del Instituto RIKEN, Japón, que opera un haz de alta calidad de 8 Él núcleos. los 8 El núcleo consta de una partícula α (la 4 He núcleos) y cuatro neutrones. Algunos equipos de investigación habían propuesto las búsquedas de tetraneutrones en RIKEN. En el primero de estos experimentos, los 8 Los núcleos bombardearon el 4 Él apunta. Como resultado de la colisión, la partícula α fue eliminada de la 8 Él, dejando atrás el sistema de cuatro neutrones. Se han detectado cuatro eventos interpretados como el estado resonante de tetraneutrón de corta duración. Este experimento se informó a principios de 2016, y continúa.
Como resultado de una colisión en el experimento, la partícula α fue eliminada de 8 Él núcleos, dejando un sistema de 4 neutrones (tetraneutrones). Crédito:Andrey Shirokov
¿Cuánto tiempo podría existir un tetraneutrón?
Los investigadores de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú publicaron en su artículo sobre evaluaciones teóricas de la energía del estado resonante de tetraneutrones y su vida útil. Contribuyeron a la preparación de una de las búsquedas experimentales propuestas para el tetraneutrón cuando un grupo de experimentadores de Alemania solicitó la ayuda.
Andrey Shirokov, el primer autor del artículo, dice:"Hicimos evaluaciones de este tipo en diferentes modelos, y los resultados obtenidos se utilizaron para apoyar el experimento. Después, elaboramos a fondo el enfoque teórico y realizamos numerosas simulaciones en supercomputadoras. Los resultados se han publicado en nuestro artículo en Cartas de revisión física . "
Los resultados teóricos para la energía de resonancia de tetraneutrones de 0,84 MeV se correlacionan bien con el hallazgo experimental japonés de 0,83 MeV, cual es, sin embargo, caracterizado por una gran incertidumbre (alrededor de ± 2 MeV). El ancho calculado del estado del tetraneutrón resonante es 1,4 MeV, que corresponde a una vida útil de aproximadamente 5 × 10 -22 segundo.
Shirokov dice:"Vale la pena señalar que ninguno de los artículos teóricos anteriores ha predicho la existencia del estado de tetraneutrón resonante a energías tan bajas de aproximadamente 1 MeV".
El nuevo resultado probablemente se deba a un nuevo enfoque teórico de los estudios de estados resonantes en sistemas nucleares desarrollado por los científicos. Este enfoque se ha probado cuidadosamente en problemas de modelos y en sistemas menos complicados, y sólo después se aplicó a los estudios de tetraneutrones que explican los detalles de la desintegración de cuatro partículas de este sistema.
Shirokov, sin embargo, indica una posibilidad alternativa:"Otra posible razón es el hecho de que hemos utilizado una nueva interacción entre neutrones elaborada por nuestro equipo. Nuestros estudios de tetraneutrones continuarán, realizaremos simulaciones con otras interacciones más tradicionales. Al mismo tiempo, nuestros colegas franceses van a estudiar el tetraneutrón con nuestra interacción dentro de su enfoque. Por supuesto, todos esperamos con interés los resultados de las nuevas búsquedas experimentales de tetraneutrones ".
