Ученые из МГУ предсказали существование «атома» из четырех нейтронов

РИА Новости. Физики предсказали существование частицы, своеобразного идеально нейтрального «атома», в котором содержится четыре нейтрона и ни одного протона. Поиски и изучение такого «атома» помогут раскрыть тайны нейтронных звезд, пишет Physical Review Letters.

Тетранейтрон

Тетранейтрон
© Андрей Широков, МГУ имени М.В. Ломоносова

«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 Скобельцына 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 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 следствием рождения и распада своеобразных «атомов» из четырех нейтронов. В существование «тетранейтронов» мало кто 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, используя компьютерную модель, описывающую поведение подобных «четверок» нейтронов на квантовом уровне, выяснили, что подобные низкоэнергетические частицы все же могут существовать.

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, и открытие «тетранейтронов» поможет установить новые виды взаимодействий между частицами в ядрах атомов и понять, как устроены нейтронные звезды.

Источник: РИА Новости