Цивилизация
Ученый МГУ имени М.В. Ломоносова и его коллеги, используя новое взаимодействие между нейтронами, теоретически обосновали полученное в эксперименте низкое значение энергии тетранейтронного резонанса. Это доказывает возможность существования частицы, состоящей из четырех нейтронов, но в течение очень короткого времени. Согласно расчетам, время жизни тетранейтрона составляет 5×10-22 сек. С результатами работы можно ознакомиться в высокорейтинговом журнале Physical Review Letters.
Нейтрон живет около 15 мин перед тем, как распадается на протон, электрон и антинейтрино. Известна также стабильная система, состоящая из огромного числа нейтронов, — нейтронная звезда. Целью ученых было выяснить, существуют ли какие-то другие, хотя бы короткоживущие системы, состоящие только из нейтронов.
Система из двух нейтронов не образует даже короткоживущих состояний. На основе многолетних экспериментальных и теоретических исследований считается общепринятым, что нет таких состояний и в системе из трех нейтронов. Более 50 лет велись поиски тетранейтрона — системы из четырех нейтронов. Многие годы эти поиски не приносили результата, пока в 2002 году группа французских исследователей в эксперименте на Большом национальном ускорителе тяжелых ионов не обнаружила шесть событий, которые могли бы трактоваться как образование тетранейтрона. Однако воспроизвести этот эксперимент не удалось, и некоторые исследователи придерживаются мнения, что в нем использовался некорректный анализ данных.
Новый этап поисков тетранейтрона проводится на Фабрике радиоактивных ионов в японском институте RIKEN, где научились создавать хороший пучок ядер 8Не. Ядро 8Не состоит из a-частицы (ядра 4Не) и окружающих ее четырех нейтронов. В своей статье ученый МГУ имени М.В. Ломоносова и его коллеги привели теоретические оценки энергии резонансного состояния тетранейтрона и его времени жизни. Они помогали в подготовке одного из экспериментов по поиску тетранейтрона.
«Такие оценки были проведены нами в разных моделях, и соответствующие результаты легли в основу заявки на эксперимент. После этого был тщательно разработан теоретический подход и проведены многочисленные расчеты на суперкомпьютерах, результаты которых и опубликованы в нашей статье в Physical Review Letters», — говорит Андрей Широков, первый автор статьи.
Полученные результаты для энергии тетранейтронного резонанса 0.84 МэВ прекрасно согласуются с данными японского эксперимента 0.83 МэВ, которые, впрочем, характеризуются большой погрешностью (примерно ±2 МэВ). Для ширины резонансного состояния тетранейтрона рассчитано значение 1.4 МэВ, что соответствует времени его жизни примерно 5×10-22 сек.
«Отметим, что до нас ни в одной теоретической работе не предсказывалось существование резонансного состояния тетранейтрона при таких низких энергиях, порядка 1 МэВ», — продолжает Андрей Широков.
Возможно, это связано с тем, что ученые разработали и применили новый теоретический подход к исследованию резонансных состояний в ядерных системах, который был апробирован на более простых задачах и затем применен к исследованию тетранейтрона с учетом специфики распада этой системы на четыре частицы.
