Теоретичните изчисления предсказват вече потвърдения тетранеутрон, странно състояние на материята

Джеймс Фари чакаше експерименти по ядрена физика, за да потвърдят реалността на „тетранеутрона“, който той и колегите му теоретизираха, прогнозираха и съобщиха за първи път по време на презентация през лятото на 2014 г., последвана от изследователска статия през есента на 2016 г.

„Когато представяме теория, винаги трябва да казваме, че чакаме експериментално потвърждение“, каза Фари, професор по физика и астрономия в Щатския университет на Айова.

Ако четири (много, много) неутрона са свързани заедно за кратък период във временно квантово състояние или ехона този ден за Вари и вече съществува международен екип от теоретици.

Току-що обявеното експериментално откритие на квадротрон от международна група, ръководена от изследователи от Германския технически университет в Дармщат, отваря вратите за нови изследвания и може да доведе до по-добро разбиране на това как Вселената се държи заедно. Това ново и екзотично състояние на материята може също да има полезни свойства в настоящите или нововъзникващите технологии.

Неутроните, може би си спомняте от час по природни науки, са субатомни частици Без заряд, той се комбинира с положително заредените протони, за да образува ядрото на атома. Отделните неутрони не са стабилни и след няколко минути се превръщат в протони. Комбинациите от двойни и тройни неутрони също не образуват това, което физиците наричат ​​резонанс, състояние на материята, временно стабилно, преди да се разпадне.

Влезте в тетраотрона. Използвайки суперкомпютърна мощност в Националната лаборатория Лорънс Бъркли в Калифорния, теоретиците са изчислили, че четири неутрона могат да образуват състояние на бръмчене с живот само 3 x 10^-22 Секунди, по-малко от една милиардна от милиардната от секундата. Трудно е да се повярва, но това е достатъчно дълго, за да могат физиците да го проучат.

Теоретиците изчисляват, че тетратронът трябва да има енергия от около 0,8 милиона електронволта (обикновена мерна единица в ядрената физика и висока енергия – видимата светлина има енергия от около 2 до 3 електронволта.) Изчисленията също така посочва ширината на схематичния енергиен пик показва, че тетратронът ще бъде около 1,4 милиона електрон волта. Теоретиците публикуваха последващи проучвания, които показват, че енергията вероятно ще бъде между 0,7 и 1,0 MeV, докато ширината ще бъде между 1,1 и 1,7 MeV. Тази чувствителност произтича от приемането на два различни кандидата, налични за взаимодействието между неутроните.

Документ, току-що публикуван в списанието темпераментна природа Докладите показват, че експерименти, проведени в Радиоизотопната радиационна фабрика в изследователския институт RIKEN във Вако, Япония, установиха, че енергията и ширината на тетратрона са съответно около 2,4 и 1,8 милиона електронволта. И двете са по-големи от теоретичните резултати, но Фари каза, че несигурността в настоящите теоретични и експериментални резултати може да покрие тези разлики.

„Животът на тетратрона е кратък, това е твърде голям шок за света на ядрените физици, че неговите свойства могат да бъдат измерени, преди да се разпадне“, каза Фари. — Това е много странна система.

Всъщност е „напълно нов състояние на материята„Това не продължи много дълго“, каза той, „но посочва възможностите. Какво ще стане, ако съберете две или три от тях заедно? Можете ли да имате повече стабилност?“

Експериментите, опитващи се да намерят тетратрона, започнаха през 2002 г., когато беше предложена структурата в определени реакции, включващи един от елементите, метал, наречен берилий. Екип на RIKEN откри намеци за тетратрон в експериментални резултати, публикувани през 2016 г.

„Тетратронът ще се присъедини към неутрона като само втори елемент в ядрената графика“, пише Фари в резюмето на проекта. Това „предоставя ценна нова платформа за теории за силни взаимодействия между неутроните.“

Митал Доер от Института по ядрена физика към Техническия университет в Дармщат е авторът на темпераментна природа Документ, озаглавен „Наблюдаване на свободна свързана тетранеутронна система“ и обявяване на експериментално потвърждение на тетранеутрон. Резултатите от експеримента са статистическа индикация с пет сигма, което показва окончателна констатация с вероятност 1 на 3,5 милиона, че резултатът е статистическа аномалия.

Теоретичната прогноза е публикувана на 28 октомври 2016 г Писма за физически прегледОзаглавено „Предсказание на тетранеутронния резонанс“. Андрей Широков от Института по ядрена физика Скоплицин към Московския държавен университет в Русия, който беше гостуващ учен в Айова, е първият автор. Фари е един от съответните автори.

„Можем ли да създадем малка неутронна звезда на Земята?“ Различно озаглавено Резюме на проекта Tetraneutron. Неутронна звезда е това, което остава, когато масивна звезда свърши без гориво и колабира в супер плътна неутронна структура. Тетратронът също е неутронна структура, като един от вариантите на шега е „краткоживееща, много лека неутронна звезда“.

Личната реакция варира? „Доста се отказах от експериментите“, каза той. „Не съм чувал нищо за това по време на пандемията. Това беше огромен шок. О, Господи, ето ни, може би вече имаме нещо ново.“