Los cálculos teóricos predicen el tetraneutrón ahora probado, un estado exótico de la materia.

Los cálculos teóricos predicen el tetraneutrón ahora probado, un estado exótico de la materia.

Andrei Shirokov (izquierda) de la Universidad Estatal de Moscú, Rusia, fue científico visitante en Iowa, y James Wari de Iowa formó parte de un equipo internacional de físicos nucleares que se reunieron en 2014 Teorizaron, predijeron y anunciaron la estructura de cuatro neutrones y 2016 .Crédito: Christopher Gannon / Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad Estatal de Iowa

James Varley, que ha estado esperando experimentos de física nuclear para confirmar los “cuadrones”, teorizó, predijo y anunció por primera vez en una charla en el verano de 2014, seguida de un artículo de investigación en el otoño de 2016.

“Cada vez que se nos ocurre una teoría, siempre tenemos que decir que estamos esperando una confirmación experimental”, dijo Warrie, profesor de física y astronomía en la Universidad Estatal de Iowa.

Ahora ha llegado el día para Vary y un equipo internacional de teóricos cuando cuatro neutrones se unen (muy, muy) brevemente en un estado cuántico temporal, o resonancia.

El descubrimiento recién anunciado del experimento de cuatro neutrones por parte de un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad Técnica de Darmstadt en Alemania abre la puerta a nuevas investigaciones y puede contribuir a una mejor comprensión de cómo encaja el universo. Este nuevo estado de la materia también puede tener propiedades útiles para las tecnologías existentes o emergentes.

Quizás recuerdes los neutrones de la clase de ciencias, partículas subatómicas sin carga que se combinan con protones cargados positivamente para formar el núcleo de un átomo. Los neutrones individuales son inestables y se convierten en protones después de unos minutos. La combinación de neutrones dobletes y tripletes tampoco forma lo que los físicos llaman resonancias, estados de la materia que son temporalmente estables antes de descomponerse.

Introduzca cuatro neutrones. Usando el poder de la supercomputación en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California, los teóricos han calculado que cuatro neutrones pueden formar un estado de resonancia con una vida útil de solo 3×10-Veintidós segundos, menos de una milmillonésima de segundo. Es difícil de creer, pero es suficiente investigación para los físicos.

Los cálculos de los teóricos sugieren que el tetraneutrón debería tener una energía de unos 800.000 electronvoltios (una unidad de medida común en la física nuclear y de alta energía: la energía de la luz visible es de unos 2 a 3 electronvoltios). Los cálculos también indican que el ancho de la pantalla trazada La energía máxima del tetraneutrón es de aproximadamente 1,4 millones de electronvoltios. La investigación de seguimiento publicada por los teóricos sugirió que la energía podría estar entre 0,7 y 1 millón de electronvoltios, mientras que el ancho estaba entre 1,1 y 1,7 millones de electronvoltios. Esta sensibilidad proviene del uso de diferentes candidatos disponibles para interacciones de neutrón a neutrón.

Un artículo recién publicado en una revista. naturaleza Los experimentos realizados en la Fábrica de Haces de Radioisótopos del Instituto Wako RIKEN en Japón encontraron que la energía y el ancho de los cuatro neutrones eran de aproximadamente 2,4 y 1,8 millones de electronvoltios, respectivamente, según el informe. Estos son más grandes que los resultados teóricos, pero Warri dijo que las incertidumbres en los resultados teóricos y experimentales actuales pueden compensar estas diferencias.

“El tetraneutrón tiene una vida útil tan corta, lo que es un gran impacto para la comunidad de física nuclear, que sus propiedades se pueden medir antes de que se descomponga”, dijo Warri. “Es un sistema muy sofisticado”.

De hecho, es “un estado completamente nuevo de la materia”, dijo. “Es de corta duración, pero apunta a la posibilidad. ¿Qué sucede si pones dos o tres de estos juntos? ¿Puedes obtener más estabilidad?”

Los experimentos para encontrar el neutrón cuádruple comenzaron en 2002, cuando se propuso la estructura en ciertas reacciones que involucraban a uno de los elementos, un metal llamado berilio. Un equipo de RIKEN encontró signos de tetraneutrones en los resultados experimentales publicados en 2016.

“El tetraneutrón se unirá al neutrón como el segundo elemento sin carga en el mapa nuclear”, escribió Warri en el resumen del proyecto. Esto “proporciona una nueva plataforma valiosa para la teoría de las interacciones fuertes entre neutrones”.

Meytal Duer del Instituto de Física Nuclear de la Universidad Tecnológica de Darmstadt es el autor correspondiente del informe. naturaleza El documento, titulado “Observaciones del sistema de neutrones en cuadratura libre correlacionados”, y anuncia la confirmación experimental del neutrón en cuadratura. El resultado de este experimento se considera una señal estadística de cinco sigma, lo que indica un hallazgo definitivo que tiene una probabilidad de 1 en 3,5 millones de ser una anomalía estadística.

La predicción teórica se publicó el 28 de octubre de 2016 en Cartas de revisión física, titulado “Predicción de resonancia de cuatro neutrones”. Andrey Shirokov del Instituto Skobeltsyn de Física Nuclear de la Universidad Estatal de Moscú, Rusia, es científico visitante en Iowa y es el primer autor. Vary es uno de los autores correspondientes.

“¿Podemos hacer una pequeña estrella de neutrones en la Tierra?” Un título diferente es un resumen del proyecto de cuatro neutrones. Las estrellas de neutrones son lo que queda cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible y colapsan en estructuras de neutrones ultradensas. Tetraneutron también es una estructura de neutrones, que Warri dice que es una “estrella de neutrones muy ligera y de corta duración”.

¿La reacción personal de Vari? “Casi me doy por vencido con el experimento”, dijo. “Durante la pandemia, no sé nada al respecto. Es impactante. Dios, aquí estamos, en realidad podríamos tener algo nuevo”.


Físicos demuestran la existencia de nuevas estructuras subatómicas


Más información:
M. Duer et al., Observaciones del sistema de cuatro neutros libre asociado, naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04827-6

Proporcionado por la Universidad Estatal de Iowa

Citación: Los cálculos teóricos predicen el tetraneutrón ahora confirmado, un estado exótico de la materia (22 de junio de 2022), consultado el 23 de junio de 2022 desde https://phys.org/news/2022-06-theoretical -now-confirmed-tetraneutron-exotic-state recuperación.html

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