Pengiraan teori meramalkan tetraneutron yang kini disahkan, keadaan jirim eksotik

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 Liberal dan Sains Universiti Negeri Iowa

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

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

Dalam kes empat neutron (sangat, sangat) terikat secara ringkas bersama dalam keadaan kuantum sementara atau resonanshari itu untuk Vary dan pasukan ahli teori antarabangsa kini berada di sini.

Penemuan eksperimen tetraneutron yang baru diumumkan oleh kumpulan antarabangsa yang diketuai oleh penyelidik 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.

Neutron, anda mungkin ingat dari kelas sains, adalah zarah subatomik tanpa cas yang bergabung dengan proton bercas positif untuk membentuk nukleus atom. 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 resonan dengan jangka hayat hanya 3×10-22 saat, kurang daripada satu bilion daripada satu bilion saat. Sukar untuk dipercayai, tetapi itu cukup lama untuk dipelajari oleh ahli fizik.

Pengiraan ahli teori mengatakan tetraneutron sepatutnya mempunyai tenaga kira-kira 0.8 juta volt elektron (satu unit ukuran biasa dalam fizik tenaga tinggi dan nuklear—cahaya nampak 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.

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

Ia, sebenarnya, “semuanya baru keadaan jirim, “katanya. “Ia jangka pendek, tetapi menunjukkan 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.”

Meytal Duer dari Institut Fizik Nuklear di Universiti Teknikal Darmstadt ialah pengarang yang sepadan alam semula jadi kertas, bertajuk “Pemerhatian sistem empat neutron bebas berkorelasi” dan mengumumkan pengesahan percubaan tetraneutron. Keputusan eksperimen 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 Surat Semakan Fizikalbertajuk “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, ialah pengarang pertama. Vary adalah salah satu pengarang yang sepadan.

“Bolehkah kita mencipta bintang neutron kecil 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 Vary? “Saya telah berputus asa dengan eksperimen, ” katanya. “Saya tidak mendengar apa-apa tentang perkara ini semasa wabak itu. Ini adalah satu kejutan besar. Ya Tuhanku, di sini, kami mungkin mempunyai sesuatu yang baru.”


Ahli fizik menunjukkan kewujudan struktur subatomik baharu


Maklumat lanjut:
M. Duer et al, Pemerhatian sistem empat neutron bebas berkorelasi, alam semula jadi (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04827-6

Disediakan oleh
Universiti Negeri Iowa


Petikan: Pengiraan teori meramalkan tetraneutron yang kini disahkan, keadaan jirim eksotik (2022, 22 Jun) yang diperoleh pada 23 Jun 2022 daripada

Dokumen ini tertakluk kepada hak cipta. Selain daripada sebarang urusan adil untuk tujuan kajian atau penyelidikan persendirian, tiada bahagian boleh diterbitkan semula tanpa kebenaran bertulis. Kandungan disediakan untuk tujuan maklumat sahaja.

We want to give thanks to the author of this short article for this incredible content

Pengiraan teori meramalkan tetraneutron yang kini disahkan, keadaan jirim eksotik


We have our social media pages here and additional related pages here.https://paw6.info/related-pages/