Des calculs théoriques ont prédit le tétraneutron maintenant confirmé, un état exotique de la matière

Des calculs théoriques ont prédit le tétraneutron maintenant confirmé, un état exotique de la matière

Andrey Shirokov, à gauche, chercheur invité à l’Iowa State, Moscow State University en Russie, et James Vary, Iowa State, font partie d’une équipe internationale de physiciens nucléaires qui ont théorisé, prédit et expliqué la structure à quatre neutrons en 2014. et 2016. Crédits : Christopher Gannon / Iowa State University School of Liberal Arts and Sciences

James Vary attendait que des expériences de physique nucléaire confirment un fait “tétraneutron” que lui et ses collègues avaient théorisé, prédit et annoncé pour la première fois lors d’une présentation à l’été 2014, puis lors d’un article de recherche à l’automne 2016.


“Chaque fois que nous présentons une théorie, nous devrions toujours dire que nous attendons une vérification expérimentale”, a déclaré Vary, professeur de physique et d’astronomie à l’Iowa State University.

Lorsque quatre neutrons sont brièvement liés entre eux dans un état quantique (très, très) temporaire, ou résonancePour Vary et une équipe internationale de théoriciens, ce jour est arrivé maintenant.

La découverte d’un tétraneutron expérimental, qui vient d’être annoncée par un groupe international dirigé par des chercheurs de l’Université technique de Darmstadt en Allemagne, ouvre la porte à de nouvelles recherches et pourrait conduire à une meilleure compréhension de la constitution de l’univers. Cet état nouveau et exotique de la matière peut également avoir des propriétés bénéfiques dans les technologies existantes ou émergentes.

Les neutrons, vous vous souvenez probablement du cours de sciences, particules subatomiques Aucune charge ne se combine avec des protons chargés positivement pour former le noyau d’un atome. Les neutrons individuels sont instables et se transforment en protons après quelques minutes. Les combinaisons de neutrons doubles et triples ne produisent pas non plus ce que les physiciens appellent la résonance, dans laquelle la matière est temporairement stable avant de se décomposer.

Entrez Tetraneutron. En utilisant la puissance des supercalculateurs du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie, les théoriciens ont calculé que quatre neutrons peuvent créer un état de résonance avec une durée de vie de seulement 3×10.-22 Une seconde est inférieure à un milliardième de milliardième de seconde. C’est difficile à croire, mais c’est assez long pour que les physiciens étudient.

Les calculs des théoriciens disent que le tétraneutron devrait avoir une énergie d’environ 0,8 million d’électron-volts (une unité de mesure courante en physique des hautes énergies et nucléaire – l’énergie de la lumière visible est d’environ 2 à 3 électron-volts.) Les calculs ont également dit largeur. Le pourcentage approximatif du gain d’énergie tracé montrant un tétraneutron serait d’environ 1,4 million d’électron-volts. Les théoriciens ont publié des études ultérieures indiquant que l’énergie sera probablement comprise entre 0,7 et 1,0 million d’électron-volts et que la largeur sera comprise entre 1,1 et 1,7 million d’électron-volts. Cette sensibilité résulte de l’adoption de différents candidats disponibles pour l’interaction entre les neutrons.

Un nouvel article paru dans la revue La nature Des expériences à l’usine de faisceaux d’isotopes radioactifs de l’institut de recherche RIKEN à Wako, au Japon, rapportent que l’énergie et la largeur du tétraneutron sont respectivement d’environ 2,4 et 1,8 millions d’électron-volts. Ces deux résultats sont plus importants que les résultats théoriques, mais Vary a déclaré que les incertitudes dans les résultats théoriques et expérimentaux actuels pourraient couvrir ces différences.

“Un tétraneutron a une durée de vie si courte que c’est un choc pour le monde de la physique nucléaire, ses propriétés peuvent être mesurées avant qu’il ne se désintègre”, a déclaré Vary. “C’est un système très exotique.”

En fait, “une toute nouvelle état de la matière” a dit. « C’est de courte durée, mais cela indique des possibilités. Que se passe-t-il si vous en mettez deux ou trois ensemble ? Pouvez-vous obtenir plus de stabilité ?”

Des expériences visant à trouver un tétraneutron ont commencé en 2002, lorsque la structure a été proposée dans certaines réactions impliquant un métal appelé béryllium. Une équipe du RIKEN a trouvé des indices sur un tétraneutron dans des résultats expérimentaux publiés en 2016.

“Le tétraneutron rejoindra le neutron en tant que deuxième élément non chargé de la carte nucléaire”, a déclaré Vary dans une note de projet. Cela “fournit une nouvelle plate-forme précieuse pour les théories des interactions fortes entre les neutrons”.

Meytal Duer de l’Institut de physique nucléaire de l’Université technique de Darmstadt est l’auteur correspondant de ce livre. La nature Article intitulé “Observation d’un système à quatre neutrons libres corrélés” et décrivant la vérification expérimentale d’un tétraneutron. Les résultats de l’expérience sont considérés comme un signal statistique cinq sigma, exprimant la découverte définitive d’un sur 3,5 millions que la découverte est une anomalie statistique.

La prévision théorique a été publiée le 28 octobre 2016. Lettres d’examen physiqueIntitulé “Prévision des quatre résonances de neutrons”. Le premier auteur est Andrey Shirokov de l’Institut Skobeltsyn de physique nucléaire de l’Université d’État de Moscou en Russie et chercheur invité dans l’État de l’Iowa. Vary est l’un des auteurs correspondants.

« Pouvons-nous créer une petite étoile à neutrons sur Terre ? Vary a publié un résumé du projet tétraneutron. Une étoile à neutrons est ce qui reste lorsqu’une étoile massive manque de carburant et s’effondre en une structure à neutrons super dense. Le tétraneutron est aussi une structure à neutrons, un quip Vary est une “étoile à neutrons de courte durée et très légère”.

La réaction personnelle de Vary ? “J’ai pratiquement abandonné les expériences”, a-t-il déclaré. “Pendant la pandémie, je n’en avais pas entendu parler. Ce fut un énorme choc. Oh mon Dieu, nous y voilà, nous pourrions en fait avoir quelque chose de nouveau.”


Des physiciens prouvent l’existence d’une nouvelle structure subatomique


Plus d’information:
M. Duer et al., Observation d’un système à quatre neutrons libres associé, La nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-04827-6

Devis: Des calculs théoriques prédisent que le tétraneutron, un état exotique de la matière, extrait le 23 juin 2022 de https://phys.org/news/2022-06-theoretical-now-confirmed-tetraneutron-exotic-state (2022) , 22 juin ) .html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite, sauf dans le cadre d’une utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

Leave a Reply

Your email address will not be published.