Un gruppo di ricerca dell'Università statale di Mosca Lomonosov, utilizzando una nuova interazione tra neutroni, ha teoricamente giustificato la risonanza tertaneutronica a bassa energia che è stata recentemente ottenuta sperimentalmente. Questo prova la brevissima esistenza di una particella costituita da quattro neutroni. Secondo le simulazioni al supercomputer, la vita del tetraneutrone è 5×10 ^-22 sec. I risultati della ricerca sono pubblicati su una rivista di prim'ordine Lettere di revisione fisica .

Una squadra composta da russo, Scienziati tedeschi e americani, compreso Andrey Shirokov, ricercatore senior presso lo Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, ha calcolato l'energia dello stato di risonanza del tetraneutrone. I loro calcoli teorici, basato su un nuovo approccio e una nuova interazione tra neutroni, correlare con i risultati di un esperimento in cui è stato prodotto un tetraneutrone.

Alla ricerca della stabilità dei neutroni

Un neutrone vive circa 15 minuti prima di decadere, producendo un protone, elettrone e un antineutrino. Esiste anche un altro sistema stabile noto costituito da un numero enorme di neutroni:le stelle di neutroni. Gli scienziati hanno cercato di scoprire se esistono altri sistemi, anche di breve durata, composta esclusivamente da neutroni.

Un sistema composto da due neutroni non forma nemmeno uno stato di breve durata. Dopo pluriennali studi sperimentali e fondamentali, gli scienziati hanno concluso che non esistono tali stati in un sistema composto da tre neutroni. Cerca un tetraneutrone, un cluster di quattro neutroni, va avanti da più di 50 anni. Queste ricerche sono state infruttuose fino al 2002, quando un gruppo di ricercatori francesi in un esperimento al Large Heavy Ion National Accelerator di Caen ha scoperto sei eventi che potrebbero essere interpretati come produzione di tetraneutroni. Però, la riproduzione di questo esperimento è fallita, e alcuni scienziati ritengono che almeno una parte dell'analisi dei dati originali fosse errata.

Una nuova fase delle ricerche sui tetraneutroni ha avuto luogo presso la Radioactive Ion Beam Factory del RIKEN Institute, Giappone, che aziona un raggio di alta qualità di ⁸ Lui nuclei. Il ⁸ Il nucleo è costituito da una particella α (la ⁴ He nuclei) e quattro neutroni. Alcuni gruppi di ricerca avevano proposto le ricerche sui tetraneutroni in RIKEN. Nel primo di questi esperimenti, il ⁸ Ha nuclei bombardato il ⁴ Ha preso di mira. A seguito della collisione, la particella α è stata espulsa dal ⁸ Lui, lasciandosi alle spalle il sistema di quattro neutroni. Sono stati rilevati quattro eventi interpretati come stato di risonanza del tetraneutrone di breve durata. Questo esperimento è stato segnalato all'inizio del 2016, e continua.

Quanto tempo potrebbe esistere un tetraneutrone?

I ricercatori della Lomonosov Moscow State University hanno pubblicato un articolo sulle valutazioni teoriche dell'energia statale risonante del tetraneutrone e della sua durata. Hanno contribuito alla preparazione di una delle ricerche sperimentali proposte per il tetraneutrone quando un gruppo di sperimentalisti dalla Germania ha chiesto l'assistenza.

Andrei Shirokov, il primo autore dell'articolo, dice:"Abbiamo fatto tali valutazioni in diversi modelli, e i risultati ottenuti sono stati utilizzati per supportare l'esperimento. Dopo, abbiamo elaborato a fondo l'approccio teorico ed eseguito numerose simulazioni su supercomputer. I risultati sono stati pubblicati nel nostro articolo in Lettere di revisione fisica ."

I risultati teorici per l'energia della risonanza del tetraneutrone di 0,84 MeV si correlano bene con la scoperta sperimentale giapponese di 0,83 MeV, che è, però, caratterizzato da una grande incertezza (circa ±2 MeV). La larghezza calcolata dello stato di risonanza del tetraneutrone è 1,4 MeV, che corrisponde alla durata di circa 5×10 ^-22 sec.

Shirokov dice, "Vale la pena notare che nessuno dei precedenti articoli teorici ha previsto l'esistenza dello stato di tetraneutrone risonante a energie così basse di circa 1 MeV".

Il nuovo risultato deriva probabilmente da un nuovo approccio teorico agli studi sugli stati risonanti nei sistemi nucleari sviluppato dagli scienziati. Questo approccio è stato accuratamente testato su problemi di modello e in sistemi meno complicati, e solo in seguito applicato agli studi del tetraneutrone che spiegano le specificità del decadimento a quattro particelle di questo sistema.

Shirokov, però, indica una possibilità alternativa:"Un'altra possibile ragione è il fatto che abbiamo utilizzato una nuova interazione tra neutroni elaborata dal nostro team. I nostri studi sui tetraneutroni continueranno, eseguiremo simulazioni con altre interazioni più tradizionali. Allo stesso tempo, i nostri colleghi francesi studieranno il tetraneutrone con la nostra interazione all'interno del loro approccio. Certo, tutti noi attendiamo con impazienza i risultati di nuove ricerche sperimentali sui tetraneutroni".