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原子力を理解するには大きな変化が必要かもしれません

4中性子実験では、4つの中性子からなる長い間求められていた粒子の証拠が見つかりました。

水素を除くすべての原子核は陽子と中性子で構成されていますが、物理学者は半世紀以上にわたって1つ、3つ、または4つの中性子で構成される粒子を探してきました。 ミュンヘン工科大学(TUM)の物理学者チームがガルヒング研究キャンパスの加速器研究室で行った実験では、4つの結合した中性子を持つ粒子が存在する可能性があることが示されています。

原子核物理学者は、陽子だけでできているシステムは宇宙にはないことに同意しますが、50年以上の間、1つ、3つ、または4つの中性子でできている粒子を探してきました。

テトラニュートロンの印象

ガルヒング研究キャンパスのマイアーライプニッツ研究所のヴァンデグラーフタンデム加速器で、ミュンヘン工科大学(TUM)の物理学者のチームが、加速されたリチウム7原子核でリチウム7ターゲットを爆撃しました。光の速度の12パーセント。 すべての測定結果は、彼らの実験が望ましい炭素-10とテトラニュートロンを生成したことを示しています。 クレジット:Sonja Battenberg / TUM

そのような粒子が存在する場合、強い相互作用の理論の一部を再考する必要があります。 さらに、これらの粒子をより詳細に研究することは、中性子星の特性をよりよく理解するのに役立ちます。

「強い相互作用は、文字通り世界を中心に据える力です。水素より重い原子は、それなしでは想像もできません」と、実験を指揮したトーマス・ヴェスターマン博士は言います。

現在、すべてが正確にこれらのタイプの粒子が、ガルヒング研究キャンパスの現在は廃止されたヴァンデグラフタンデム粒子加速器で行われた最近の実験の1つで作成されたという事実を示しています。

核テトラニュートロン反応

ガルヒング研究キャンパスのマイアーライプニッツ研究所のヴァンデグラーフタンデム加速器で、ミュンヘン工科大学(TUM)の物理学者のチームが、リチウム7原子核でリチウム7ターゲットを攻撃し、12%まで加速しました。光速。 すべての測定結果は、彼らの実験が望ましい炭素-10とテトラニュートロンを生成したことを示しています。 クレジット:Thomas Faestermann / TUM

テトラニュートロンの長い探索

20年前、フランスの研究グループは、目的のテトラニュートロンの特徴として解釈した測定値を発表しました。 しかし、他のグループによるその後の研究は、使用された方法論がテトラニュートロンの存在を証明できないことを示しました。

2016年、日本のグループは、放射性ヘリウム8粒子のビームを照射することにより、ヘリウム4からテトラニュートロンを生成しようとしました。 この反応によりベリリウム8が生成されます。 実際、彼らはそのような原子を4つ検出することができました。 測定結果から、研究者らは、テトラニュートロンは無相関であり、すぐに崩壊して4つの中性子に戻ったと結論付けました。

トーマス・ヴェスターマン

ガルヒング研究キャンパスのヴァンデグラフタンデム加速器アクセスハッチのトーマスウェスターマン博士。 ここでは、1000万ボルト以上がリチウムイオンを光速の約12パーセントまで加速しました。 ウェスターマンと彼のチームは、これらのリチウムイオンでリチウム7ターゲットを攻撃しました。 すべての測定結果は、彼らの実験が望ましい炭素-10とテトラニュートロンを生成したことを示しています。 クレジット:Ole Benz / TUM

彼らの実験では、ウェスターマンと彼のチームは、光速の約12パーセントに加速するリチウム7粒子でリチウム7ターゲットを攻撃しました。 テトラニュートロンに加えて、それは炭素-10を生成するはずです。確かに、物理学者はこの種を発見することに成功しました。 繰り返して結果を確認しました。

状況証拠

チームの測定結果は、最初の励起状態の炭素10と0.42メガ電子ボルト(MeV)の結合テトラニュートロンから予想されるシグネチャと一致しました。 測定によると、テトラニュートロンは中性子自体とほぼ同じくらい安定しています。 その後、450秒の半減期でベータ崩壊によって崩壊します。 「私たちにとって、これはすべての点で測定値の唯一の合理的な物理的説明です」とトーマス・ウェスターマン博士は説明します。

ローマン・ガーンハウザー

ミュンヘン工科大学(TUM)の物理学部の研究者であるRomanGernhäuser博士は、GarchingキャンパスのVan de Graaffタンデム加速器のターゲットルームにいます。そこでは、リチウムイオンがすべての測定結果は、彼らの実験が所望のカーボン-10とテトラニュートロンを生成したことを示しています。 クレジット:Ole Benz / TUM

彼らの測定から、チームは99.7%、つまり3シグマ以上の確実性を達成しました。 しかし、物理学では、粒子の存在は、5シグマの確実性が達成された場合にのみ決定的に考慮されます。 したがって、研究者たちは現在、独立した確認を熱心に待っています。

参照:Thomas Westermann、Andreas Bergmayer、Roman Gernhauser、Dominic Kohl、Mahmoud Mahgoubによる「リンクされた第四紀中性子の指標」、2021年11月26日ここで入手可能。 物理学の手紙B
DOI:10.1016 / j.physletb.2021.136799

ヴァンデグラフタンデム加速器を備えたメイヤーライプニッツ研究所は、ミュンヘン工科大学とルートヴィヒマクシミリアン大学が共同で運営しています。 施設は2020年初頭に構造上の理由で閉鎖されました。出版物の5人の著者はすべて、ミュンヘン工科大学の卒業生または従業員です。

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