Срочные новости раздела
Физики достоверно увидели тетранейтрон

Физики достоверно увидели тетранейтрон

Коллаборация SAMURAI, в которую вошли физики из 23 стран, сообщила о достоверном обнаружении и измерении свойств тетранейтрона — связанной системы четырех нейтронов. Для этого они обстреливали жидкий водород ядрами гелия-8 и следили за свойствами продуктов реакции. Тетранейтрон оказался резонансом со временем жизни около 4 × 10−22 секунд.

© M. Duer et al. / Nature, 2022

Законы квантовой механики заставляют электроны, притягиваемые атомным ядром, занимать дискретный набор уровней. То же самое происходит и с протонами и нейтронами внутри самих ядер с той лишь разницей, что притяжение возникает уже между самими нуклонами. Но в отличие от атомной физики, где предсказания электронной структуры обладают колоссальной точностью, ядерная физика не может точно предсказывать структуру ядра из-за того, что его свойствами управляет сильное взаимодействие, еще не до конца понимаемое учеными.

Подобно атомам нуклоны могут формировать замкнутые оболочки, формируя стабильные магические ядра. Поскольку протоны и нейтроны — это разные частицы, они формируют свои оболочки по отдельности. В обоих случаях самая первая оболочка состоит всего из двух нуклонов с противоположно направленными спинами (подобно электронам в атоме гелия), однако энергетически наиболее предпочтительными оказываются дважды магические ядра, в которых заполнены и нейтронная, и протонная оболочки. Самое легкое и распространенное дважды магическое ядро — это ядро гелия-4 или альфа-частица, несущая в себе два протона и два нейтрона.

И все же физики активно пытаются найти частицы, состоящие только из нейтронов. Сегодня мы знаем только о существовании динейтрона (системы из двух нейтронов), а также нейтронных звезд, где нейтральные нуклоны удерживает вместе гравитация. Существование мультинейтронных объектов с нечетным числом частиц маловероятно, поэтому усилия экспериментаторов сконцентрированы по большей части вокруг поиска тетранейтрона — системы из четырех нейтронов, хотя его существование допускают только серьезные модификации существующих моделей ядерного взаимодействия.

Важным сигналом о том, что физики движутся в верном направлении, стали результаты работы японских ученых, которые зафиксировали сравнительно долгоживущий (порядка 10-21 секунды) четырехнейтронный резонанс, обстреливая мишень из жидкого гелия-4 пучком изотопов гелий-8. И хотя экспериментальный пик, соответствующий тетранейтрону, был довольно выраженным, его большая ширина и погрешность аппаратуры оставили вопрос о существовании этой частицы открытым. Спустя пять лет другая группа физиков сообщила о тетранейтронном сигнале при столкновении ядер лития-7 с достоверностью три стандартных отклонения.

Теперь же японские физики в рамках новой коллаборации SAMURAI, включающей ученых из 23 стран, сообщили о высокодостоверном обнаружении резонансоподобной структуры в четырехнейтронной системе, которая хорошо вписывается в представление о короткоживущем тетранейтронном состоянии. В отличие от предыдущей работы, они использовали водородную мишень и сконцентрировались на практически лобовых (более 160 градусов разлета в системе центра масс) столкновениях протонов с ядрами лития-8. Последние представляют собой замкнутую оболочку в виде альфа-частицы, окруженную четырьмя нейтронами.

При лобовом столкновении протон выбивает альфа-частицу из ядра, оставляя импульсы и энергию оставшихся четырех нейтронов практически неизменными. Эти параметры можно восстановить по закону сохранения энергии и импульса, точно измеряя свойства протона и альфа-частицы. Для этой цели в институте RIKEN был построен детектор SAMURAI (Superconducting Analyzer for Multi-particles from Radio Isotope Beams), который умел одновременно детектировать множество продуктов реакции. Физики располагали детектор позади жидководородной мишени толщиной пять сантиметров, на которую падал пучок изотопов 8He с энергией 156 мегаэлектронвольт на нуклон.

Увиденный коллаборацией SAMURAI тетранейтрон — это резонансное состояние четырех адронов. Вместе с тем сами адроны могут представлять собой хрупкие кварковые резонансы, самые экзотические из которых — тетракварки и пентакварки.

Статья опубликована в Nature Источник: Марат Хамадеев nplus1.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...

Физики из Германии и России провели сверхточное измерение изотопического сдвига электронного магнитного момента у водородоподобных ионов неона. Совместное измерение пары изотопов в ловушке Пеннинга
подробнее...

Разработан быстродействующий герметик для ран, состоящий из двух белков змеиного яда: экарина, который быстро инициирует свертывание крови, и текстилинина, который предотвращает разрушение тромба.
подробнее...