| | 19 февраля 2016 | Новости науки и техники
Физики, вероятно, получили подтверждение существования экзотической частицы, состоящей из четырех нейтронов
Тетранейтрон, частица, состоящая из четырех нейтронов, очень долгое время существовала только в теории. Некоторые из ученых-физиков высказывали сомнения по поводу возможности ее существования в действительности, ведь само такое существование противоречит некоторым из нынешних экспериментально проверенных теорий. Однако, первое «появление» тетранейтрона произошло в 2001 году в результате серии экспериментов, давших сомнительные и спорные результаты. А недавно в ходе одного из экспериментов, проведенных японскими учеными, были получены достаточно твердые доказательства существования тетранейтрона, и если результаты этих экспериментов подтвердятся, то мир физики элементарных частиц ожидает очередное потрясение.
В 2011 году ученые запустили ядра атомов бериллия-14 в мишень из углерода для того, чтобы наблюдать за «хаосом» рождающихся в результате столкновения частиц, что само по себе является достаточно распространенной методикой проведения исследований в физике элементарных частиц. В отличие от атомов более простых элементов, ядро атома бериллия-14 имеет более сложное, «многослойное» строение. Оно состоит из «внутреннего ядра», «обернутого» оболочкой «внешнего ядра», состоящего из четырех нейтронов. При разрушении во время столкновения ядра бериллия-14 четыре нейтрона внешнего ядра и сформировали частицу, тетранейтрон, наличие которой было зарегистрировано в виде одного сильного сигнала, а не четырех сигналов от отдельных нейтронов.
Полученные в прошлом данные указывали на присутствие «невозможной частицы» — тетранейтрона (4n), но «революции в физике» тогда не произошло из-за того, что в ходе других подобных экспериментов данные изначального эксперимента подтверждены не были. Этот факт и мнение о невозможности существования тетранейтрона, тем не менее, не остановили ученых от дальнейшей работы в данном направлении.
И недавно, группе ученых-физиков из японского Института физико-химических исследований RIKEN, возможно удалось получить убедительные доказательства существования тетранейтрона. В своем эксперименте японские ученые нацелили луч ядер атомов гелия на гелий, находящийся в жидком виде. Однако, гелий в луче и в жидкости был разным, луч состоял из ядер тяжелого изотопа, в которых насчитывается два протона и шесть нейтронов. А в жидкости находились два из наиболее распространенных легких изотопов гелия. Столь необычная комбинация была выбрана в силу многих причин. В других случаях ударные волны, возникающие при столкновении ядер, могут разрушить «хрупкий» тетранейтрон, а в данном случае у тетранейтрона имеется возможность просуществовать краткое время, дающее ученым возможность его обнаружения и изучения.
В результате столкновений ядер различных изотопов гелия в некоторых случаях образовывалось ядро бериллия, содержащее четыре нейтрона и четыре протона. А лишними в данном случае остаются как раз четыре нейтрона, которые, опять же, в редких случаях, образую тетранейтрон. Исследователи оценили, что каждый тетранейтрон существовал в течение одной миллиардной от одной триллионной доли секунды, прежде чем распасться на отдельные частицы.
Все, что сделали японские ученые, предоставляет лишь косвенные подтверждения факта существования тетранейтрона, полученные из данных о недостающей массе материи, являющейся «продуктом» столкновений ядер гелия. Это еще не является полным подтверждением существованию тетранейтрона, но уровень достоверности, равный 4.9 сигма, что очень близко к «стандартному значению» в 5 сигма, делает это все весьма и весьма убедительным косвенным подтверждением.
Для поднятия уровня достоверности до 5 сигма и получения достоверного подтверждения факта существования тетранейтрона требуется воспроизведение полученных японцами результатов учеными из других лабораторий и стран. Кроме этого, потребуется проведение экспериментов, в которых тетранейтрон будет получен при помощи других методов. Но если в результате всех будущих усилий существование тетранейтрона будет окончательно подтверждено, некоторые современные теории развалятся, словно карточный домик, и некоторые области физики элементарных частиц вернутся к своей исходной точке, с которой ученым надо будет начинать всю работу снова.
