19.09.2018
тетранейтроны

Возможны ли тетранейтроны?

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

По общему правилу, частиц с четырьмя нейтронами в природе нет — иначе это противоречило бы принципу Паули. Однако недавно сразу две команды ученых смогли предоставить новые доказательства существования таких частиц. Японский эксперимент косвенно зарегистрировал возникновения тетранейтронов, а его симуляция показала: «склеивать» нейтроны может эффект резонанса.

Обычно атомное ядро состоит из двух элементов: незаряженного нейтрона и положительно заряженного протона. Удерживаемые вместе ядерной энергией, они сравнительно стабильны (не учитывая радиоактивные элементы).

Но если присутствуют лишь нейтроны, то все выглядит иначе: в течение 15 минут они распадаются на протон, электрон и антинейтрино. В таком случае не удается сохранить целостность: согласно принципу запрета Паули, частицы одинаковых квантовых состояний в одной системе удержать невозможно. Поэтому существование тетранейтронов до сих пор считали физически невозможным, ибо оно противоречило бы основным постулатам ядерной физики.

Несмотря на то еще в 2002 году появились первые доказательства присутствия таких частиц. Тогда французские ученые сообщили про неожиданные результаты экспериментов с ускорением. Исследователи ударяли ядра бериллия-14 в углерод, и вместо четырех отдельных нейтронов они получили сигналы образования частицы с четырьмя связанными между собой нейтронами.

Другие исследовательские группы не смогли повторить этот эксперимент. Много физиков предположили, что произошла ошибка. Теоретики не раз публиковали модели, согласно которым тетранейтроны — а с ними и исключения из принципа Паули — являются не возможными.

Между тем, количество доказательств, которые указывали бы на существование тетранейтронов, росло. И несколько месяцев назад, в начале 2016-го, эксперимент исследовательского центра RIKEN, что в Японии, дал новое подтверждение этого предположения.

В ускоритель заряженных частиц ученые поместили ядра гелия-4 и гелия-8, при том ядра гелия-8 имели дополнительные четыре нейтрона. Обычно во время столкновения возникают два ядра гелия-4 и четыре отдельные нейтрона. Однако датчик не зарегистрировал этих единичных частиц. Зато была крохотная пауза, продолжительностью всего десять трильярдних долей секунды, и затем возникли продукты распада — но не нейтроны, которых не хватало.

На основании энергетического баланса ученые пришли к выводу, что во время «паузы» четыре нейтрона образовали тетранейтрон. Статистическая значимость этого косвенного доказательства составляет 4,9 стандартного отклонения (показатель 5 — это открытие).

Обосновать теоретическую часть исследования японцам помогли российские исследователи из Московского государственного университета. Благодаря суперкомпьютерной симуляции они доказали, что тетранейтроны являются возможными с точки зрения физики — и могут возникать на трильярдную долю секунды.

Согласно вычислениям ученых, нарушить принцип Паули на доли секунды мог своеобразный резонансный эффект. Он возникает при энергии около 0,8 мегаэлектронвольт, что соответствует показателям эксперимента в RIKEN. «Полученные данные открывают новые подходы к исследованию», — говорит соавтор разведки Джеймс Варе (James Vary) из Государственного университета штата Айова.

То теперь надо переписать принцип Паули? Еще рано для категорических выводов. Но если другие эксперименты и ученые подтвердят существование тетранейтронов, то в физике может произойти революция. «Мы знаем, что последующие эксперименты должны предоставить точные данные про тетранейтроны», — говорит Варе. Японские физики уже работают над тем, чтобы повторить свой опыт с лучшими методами обнаружения частицы.

Существование тетранейтронов могло бы объяснить возникновение нейтронных звезд. Лишь несколько километров величиной и на удивление плотные, они возникают, когда массивная звезда испытывает гравитационный коллапс в конце своего жизненного цикла. Согласно распространенным теориям, нейтронные звезды состоят не из нормальных атомных ядер, а из нейтронов. Однако как такое возможно — до сих пор не понятно.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки