Ученые из МГУ говорят о существовании "атома" из четырех нейтронов
Физики предсказали существование частицы, своеобразного идеально нейтрального "атома", в котором содержится четыре нейтрона и ноль протонов, поиски и изучение которого помогут раскрыть тайны нейтронных звезд, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Мы не ожидали найти эту частицу на столь низких энергиях, на которых ее существование не предсказывалось. Исследования эти будут продолжены, мы проведем расчеты с другими, более традиционными взаимодействиями, а наши французские коллеги намерены изучить тетранейтрон с нашим взаимодействием в их подходе. Ну и, конечно, с огромным интересом ожидаются результаты новых экспериментов по поиску тетранейтрона", - рассказывает Андрей Широков из НИИ ядерной физики имени Скобелицына при МГУ.
Нейтроны, как и протоны, являются основой ядер атомов и одними из самых распространенных и долгоживущих частиц видимой материи во Вселенной. В "голом" виде нейтроны обычно живут около 15 минут, после чего они распадаются на электрон, протон и антинейтрино. Детекторы нейтронов сегодня используются для поисков воды на других планетах, а также дефектов в микросхемах и других сложных приборах.
Одной из главных загадок природы, связанных с нейтронами, являются так называемые нейтронные звезды - сгустки материи, целиком сложенные из подобных нейтральных частиц, которые, по каким-то пока не известным причинам, остаются стабильными и не распадаются.
Широков и его коллеги, в том числе ученые из США и Германии, сделали большой шаг к раскрытию этих тайн, доказав, что нейтроны могут на короткое время объединяться в своеобразные "атомы", или "молекулы" из элементарных частиц, состоящие только из нейтронов.
Как объясняют ученые, в этом году японские физики, экспериментировавшие с ускорителем частиц RIBF в институте RIKEN, обнаружили странные всплески при столкновении лучей сверхтяжелого изотопа гелия, содержащего в себе два протона и шесть нейтронов, и обычного гелия-4. Гелий-8 не существует в природе, и ученые получали этот изотоп-"сверхтяжеловес", сталкивая кислород-18 с пластинкой из бериллия.
Эти всплески, как тогда заявляли открывшие их ученые, были порождены рождением и распадами своеобразных "атомов" из четырех нейтронов. В существование этих "тетранейтронов" много кто не поверил, так как их "масса" - количество энергии, выделяющейся при их распаде - была заметно ниже, чем предсказывали теоретические расчеты, описывавшие подобные частицы. Еще раньше, в 2002 году, о подобном открытии заявляли французские ученые, однако результаты их экспериментов и их интерпретация были давно поставлены под сомнение.
Широков и его коллеги выяснили, что подобные низкоэнергетические частицы все же могут существовать, используя компьютерную модель, описывающую поведение подобных "четверок" нейтронов на квантовом уровне.
Как показали расчеты российских физиков и их немецких и американских коллег, тетранейтроны, которые вероятно обнаружили их японские коллеги, действительно могут существовать, и те энергии, на которых они проявляют себя - 0,84 мегаэлектронвольт - совпадает со значениями, которые были получены в ходе наблюдений на RIBF. Вдобавок к этому, они выяснили, что живет такая частица очень недолго - половину тысячной доли от триллионной доли секунды (10 в минус 21 степени секунды).
По словам ученых, их модель и теоретические расчеты будут использованы для поиска подобных частиц в дальнейших опытах на ускорителях частиц, и открытие таких "тетранейтронов" поможет нам раскрыть новые виды взаимодействий между частицами в ядрах атомов и понять, как устроены нейтронные звезды.
