Penemuan Eksperimen Tetraneutron – Keadaan Jirim Eksotik

Para saintis telah mengumumkan penemuan eksperimen tetraneutron, keadaan jirim baharu dan eksotik yang juga boleh mempunyai sifat yang berguna dalam teknologi sedia ada atau yang sedang berkembang.

Ahli fizik teori James Vary telah menunggu eksperimen fizik nuklear untuk mengesahkan realiti “tetraneutron” yang dia dan rakan-rakannya berteori, meramalkan, dan pertama kali mengumumkan semasa pembentangan pada musim panas 2014, diikuti dengan kertas penyelidikan pada musim luruh 2016.

“Setiap kali kami membentangkan teori, kami sentiasa perlu mengatakan bahawa kami sedang menunggu pengesahan percubaan,” kata Vary, seorang profesor fizik dan astronomi Universiti Iowa State.

Dalam kes empat neutron (sangat, sangat) terikat secara ringkas dalam keadaan kuantum atau resonans sementara, hari itu untuk Vary dan pasukan fizik antarabangsa kini berada di sini.

Penemuan eksperimen tetraneutron yang baru diumumkan oleh kumpulan antarabangsa yang diketuai oleh saintis dari Universiti Teknikal Darmstadt di Jerman membuka pintu untuk penyelidikan baharu dan boleh membawa kepada pemahaman yang lebih baik tentang cara alam semesta disusun. Keadaan jirim yang baharu dan eksotik ini juga boleh mempunyai sifat yang berguna dalam teknologi sedia ada atau teknologi baru muncul.

Pengiraan Teori Tetraneutron Diramalkan

Andrey Shirokov, kiri, dari Moscow State University di Rusia, yang pernah menjadi saintis pelawat di Iowa State, dan James Vary dari Iowa State adalah sebahagian daripada pasukan fizik nuklear antarabangsa yang berteori, meramal dan mengumumkan struktur empat neutron pada 2014 dan 2016. Kredit: Christopher Gannon/Kolej Seni dan Sains Liberal Negeri Iowa

Pertama, bagaimana dengan definisi

Neutron, anda mungkin ingat dari kelas sains, adalah zarah subatom tanpa cas yang bergabung dengan proton bercas positif untuk membentuk nukleus atom. Nah, neutron individu tidak stabil dan selepas beberapa minit bertukar menjadi proton. Gabungan neutron dua kali ganda dan tiga kali ganda juga tidak membentuk apa yang dipanggil oleh ahli fizik sebagai resonans, keadaan jirim yang stabil sementara sebelum ia mereput.

Masukkan tetraneutron

Menggunakan kuasa superkomputer di Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley di California, ahli teori mengira bahawa empat neutron boleh membentuk keadaan resonans dengan jangka hayat hanya 3×10^(-22) saat, kurang daripada satu bilion satu bilion saat. Sukar untuk dipercayai, tetapi itu cukup lama untuk dipelajari oleh ahli fizik.

Tenaga dan Lebar Tetraneutron

Graf ini menunjukkan ukuran eksperimen dan ramalan teori untuk tenaga dan lebar tetraneutron, sifat penting bagi keadaan jirim eksotik ini. Pengukuran adalah dalam berjuta-juta volt elektron, unit ukuran biasa dalam fizik tenaga tinggi dan nuklear. Keputusan percubaan terbaharu adalah kedua dari kiri dan dilabelkan 2022. Ramalan teori oleh kumpulan penyelidik yang merangkumi James Vary Iowa State ialah empat lajur berlabel “NCSM” dan mewakili hasil daripada interaksi antara neutron realistik yang berbeza. Keputusan ini diterbitkan pada 2016 dan 2018. Ramalan teori berlabel “GSM” diterbitkan pada 2019 oleh kumpulan yang berpangkalan di China. Mereka menggunakan kaedah berbeza yang melengkapi kaedah NCSM. Butiran penerbitan juga disenaraikan. Kredit: James Vary/Iowa State University

Satu atau dua butiran

Pengiraan ahli teori mengatakan tetraneutron sepatutnya mempunyai tenaga kira-kira 0.8 juta volt elektron (satu unit ukuran yang biasa dalam fizik tenaga tinggi dan nuklear – cahaya boleh dilihat mempunyai tenaga kira-kira 2 hingga 3 volt elektron.) Pengiraan juga menyatakan lebar daripada lonjakan tenaga yang diplot menunjukkan tetraneutron adalah kira-kira 1.4 juta volt elektron. Ahli teori menerbitkan kajian seterusnya yang menunjukkan tenaga berkemungkinan berada di antara 0.7 dan 1.0 juta volt elektron manakala lebarnya antara 1.1 dan 1.7 juta volt elektron. Kepekaan ini timbul daripada menerima pakai calon yang berbeza untuk interaksi antara neutron.

Kertas kerja yang baru diterbitkan dalam jurnal alam semula jadi melaporkan bahawa eksperimen di Kilang Rasuk Isotop Radioaktif di institut penyelidikan RIKEN di Wako, Jepun, mendapati tenaga dan lebar tetraneutron masing-masing sekitar 2.4 dan 1.8 juta volt elektron. Kedua-duanya lebih besar daripada keputusan teori tetapi Vary berkata ketidakpastian dalam keputusan teori dan eksperimen semasa boleh merangkumi perbezaan ini.

Mengapa ia masalah besar

“Sebuah tetraneutron mempunyai hayat yang singkat, ia merupakan satu kejutan besar kepada dunia fizik nuklear bahawa sifatnya boleh diukur sebelum ia pecah,” kata Vary. “Ia adalah sistem yang sangat eksotik.”

Ia, sebenarnya, “keadaan jirim yang baru,” katanya. “Ia jangka pendek, tetapi menunjukkan kepada kemungkinan. Apa yang berlaku jika anda meletakkan dua atau tiga daripada ini bersama-sama? Bolehkah anda mendapatkan lebih kestabilan?”

Eksperimen cuba mencari tetraneutron bermula pada tahun 2002 apabila struktur itu dicadangkan dalam tindak balas tertentu yang melibatkan salah satu unsur, logam yang dipanggil berilium. Pasukan di RIKEN menemui petunjuk tetraneutron dalam keputusan percubaan yang diterbitkan pada 2016.

“Tetraneutron akan menyertai neutron sebagai hanya unsur tanpa caj kedua carta nuklear,” tulis Vary dalam ringkasan projek. Itu “menyediakan platform baharu yang berharga untuk teori interaksi kuat antara neutron.”

Kertas-kertas itu, tolong

Meytal Duer dari Institut Fizik Nuklear di Universiti Teknikal Darmstadt ialah pengarang yang sepadan alam semula jadi kertas — “Pemerhatian sistem empat neutron bebas berkorelasi” — mengumumkan pengesahan percubaan tetraneutron. Keputusan percubaan dianggap sebagai isyarat statistik lima-sigma, menandakan penemuan muktamad dengan satu dalam 3.5 juta kemungkinan penemuan itu adalah anomali statistik.

Ramalan teori telah diterbitkan pada 28 Oktober 2016, dalam jurnal Surat Semakan Fizikal (Ramalan untuk Resonans Empat Neutron). Andrey Shirokov dari Institut Fizik Nuklear Skobeltsyn di Moscow State University di Rusia, yang pernah menjadi saintis pelawat di Iowa State, adalah pengarang pertama. Vary adalah salah satu pengarang yang sepadan. Geran daripada Jabatan Tenaga AS, Pusat Pengkomputeran Saintifik Penyelidikan Tenaga Nasional, Program Pertukaran Teori Nuklear Jerman dan AS dan Yayasan Sains Rusia menyokong kerja teori.

Ditulis dengan senyuman

“Bolehkah kita mencipta yang kecil bintang neutron di bumi?” Vary bertajuk ringkasan projek tetraneutron. Bintang neutron ialah apa yang tinggal apabila bintang besar kehabisan bahan api dan runtuh menjadi struktur neutron super tumpat. Tetraneutron juga merupakan struktur neutron, satu sindiran Vary ialah “bintang neutron yang berumur pendek dan sangat ringan.”

Reaksi peribadi

“Saya telah berputus asa dengan eksperimen, ” kata Vary. “Saya tidak mendengar apa-apa tentang perkara ini semasa wabak itu. Ini datang sebagai satu kejutan besar. Ya Tuhan, ini kami, kami mungkin mempunyai sesuatu yang baru.

Rujukan: “Pemerhatian sistem empat neutron bebas berkorelasi” oleh M. Duer, T. Aumann, R. Gernhäuser, V. Panin, S. Paschalis, DM Rossi, NL Achouri, D. Ahn, H. Baba, CA Bertulani , M. Böhmer, K. Boretzky, C. Caesar, N. Chiga, A. Corsi, D. Cortina-Gil, CA Douma, F. Dufter, Z. Elekes, J. Feng, B. Fernández-Domínguez, U. Forsberg, N. Fukuda, I. Gasparic, Z. Ge, JM Gheller, J. Gibelin, A. Gillibert, KI Hahn, Z. Halász, MN Harakeh, A. Hirayama, M. Holl, N. Inabe, T. Isobe , J. Kahlbow, N. Kalantar-Nayestanaki, D. Kim, S. Kim, T. Kobayashi, Y. Kondo, D. Körper, P. Koseoglou, Y. Kubota, I. Kuti, PJ Li, C. Lehr, S. Lindberg, Y. Liu, FM Marqués, S. Masuoka, M. Matsumoto, J. Mayer, K. Miki, B. Monteagudo, T. Nakamura, T. Nilsson, A. Obertelli, NA Orr, H. Otsu, SY Park, M. Parlog, PM Potlog, S. Reichert, A. Revel, AT Saito, M. Sasano, H. Scheit, F. Schindler, S. Shimoura, H. Simon, L. Stuhl, H. Suzuki, D Symochko, H. Takeda, J. Tanaka, Y. Togano, T. Tomai, HT Törnqvist, J. Tscheuschner, T. Uesaka , V. Wagner, H. Yamada, B. Yang, L. Yang, ZH Yang, M. Yasuda, K. Yoneda, L. Zanetti, J. Zenihiro dan MV Zhukov, 22 Jun 2022, alam semula jadi.
DOI: 10.1038/s41586-022-04827-6

Para ahli teori

Selain Vary dan Shirokov, orang lain yang terlibat dalam ramalan teori tetraneutron ialah George Papadimitriou dari Lawrence Livermore National Laboratory di California (dan bekas rakan penyelidikan pasca doktoral di Iowa State); Alexander Mazur dari Universiti Kebangsaan Pasifik di Khabarovsk, Rusia; Igor Mazur, juga dari Universiti Kebangsaan Pasifik; dan Robert Roth dari Universiti Teknikal Darmstadt di Jerman.

We would like to say thanks to the writer of this short article for this remarkable web content

Penemuan Eksperimen Tetraneutron – Keadaan Jirim Eksotik


You can find our social media profiles , as well as other pages related to it.https://paw6.info/related-pages/