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理论计算预测了现已证实的四中子,这是一种奇怪的物质状态

俄罗斯莫斯科国立大学的安德烈·希罗科夫(左)是爱荷华州的访问科学家,而爱荷华州的詹姆斯·法里(James Fary)是国际核物理学家团队的一员,他们在 2014 年和 2016 年对四中子结构进行了理论化、预测和宣布。 Christopher Gannon / 爱荷华州立大学文理学院

James Farey 正在等待核物理实验来证实他和他的同事在 2014 年夏天的一次演讲中理论化、预测和首次报道的“四中子”的真实性,随后在 2016 年秋天发表了一篇研究论文。


“当我们提出一个理论时,我们总是不得不说我们正在等待实验证实,”爱荷华州立大学物理学和天文学教授法里说。

如果四个(非常、非常)中子在一个短暂的量子态中结合在一起很短的时间,或者 回声,在那一天,Vary 和一个国际理论家团队已经就位。

由德国达姆施塔特工业大学的研究人员领导的一个国际小组刚刚宣布了四极加速器的实验发现,这为新研究打开了大门,并可能有助于更好地了解宇宙是如何结合在一起的。 这种新奇的物质状态也可能在当前或新兴技术中具有有用的特性。

你可能还记得科学课上的中子是 亚原子粒子 在没有电荷的情况下,它与带正电的质子结合形成原子核。 单个中子不稳定,几分钟后它们变成质子。 双中子和三重中子的组合也不会形成物理学家所说的共振,即在衰变之前暂时稳定的物质状态。

进入四极管。 利用加州劳伦斯伯克利国家实验室的超级计算能力,理论家估计四个中子可以形成一个寿命只有 3 x 10-22 秒,不到十亿分之一秒。 很难相信,但这足以让物理学家研究它。

理论家计算出四极管的能量应该约为 80 万电子伏特(核物理学和高能中的常用测量单位 – 可见光的能量约为 2 到 3 电子伏特。)计算还说明了示意图能量尖峰的宽度表明四加速器将是大约 140 万电子伏特。 理论家发表的后续研究表明,能量可能在 0.7 到 1.0 MeV 之间,而宽度则在 1.1 到 1.7 MeV 之间。 这种敏感性源于采用了两种不同的可用于中子之间相互作用的候选物。

刚刚在杂志上发表的一篇论文 脾气本性 报告表明,在日本和光理化学研究所的放射性同位素辐射工厂进行的实验发现,四极管的能量和宽度分别约为 2.4 和 180 万电子伏特。 两者都大于理论结果,但 Fary 表示,当前理论和实验结果的不确定性可以弥补这些差异。

“四加速器的寿命很短,它对核物理学界的冲击太大了,以至于它的特性可以在它崩溃之前被测量出来,”法里说。 “这是一个非常奇怪的系统。”

事实上,它是“全新的 物质的状态“它并没有持续很长时间,”他说,“但它确实指出了可能性。如果你把其中的两三个放在一起会发生什么?你能有更多的稳定性吗?”

试图找到四极管的实验始于 2002 年,当时在涉及其中一种元素(一种称为铍的金属)的某些反应中提出了这种结构。 RIKEN 的一个团队在 2016 年发表的实验结果中发现了四极管的迹象。

“四加速子将作为核图中的第二个元素加入中子,”法里在项目摘要中写道。 这“为中子之间强相互作用的理论提供了一个有价值的新平台”。

达姆施塔特工业大学核物理研究所的 Mittal Doer 是 脾气本性 一篇题为“观察自由结合的四中子系统”并宣布实验证实四中子的论文。 实验结果是一个五西格玛统计指标,表明以 350 万分之一的概率确定结果是统计异常。

理论预测发表于 2016 年 10 月 28 日 物理评论快报题为“四中子共振的预测”。 俄罗斯莫斯科国立大学斯科普利辛核物理研究所的安德烈·希罗科夫是爱荷华州的访问科学家,他是第一作者。 法里是通讯作者之一。

“我们能在地球上制造一颗小型中子星吗?” 标题不同的四中子项目摘要。 中子星是大质量恒星耗​​尽燃料并坍缩成超致密中子结构时剩下的东西。 tetratron 也是一种中子结构,其中一种变体开玩笑地称为“短命、非常轻的中子星”。

个人反应不一? “我几乎已经放弃了实验,”他说。 “在大流行期间,我没有听说过任何有关这方面的消息。这令人震惊。哦,天哪,我们到了,我们可能已经有了新的东西。”


物理学家证明了一种新的亚原子结构的存在


更多信息:
Doerr 等人,相关自由中子系统的观察, 脾气本性 (2022 年)。 DOI: 10.1038 / s41586-022-04827-6

报价单:理论计算预测了现在已确认的四中子,一种奇异的物质状态(2022 年 6 月 22 日) 于 2022 年 6 月 23 日从 https://phys.org/news/2022-06-theoretical-now-confirmed-tetraneutron-exotic 检索- 状态.编程语言

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