Все атомные ядра — кроме ядра водорода, которое состоит из одинокого протона — содержат нейтроны. Протоны сами по себе не могут образовывать сложные частицы, поскольку они положительно заряжены и отталкиваются друг от друга. Атомные ядра существуют именно потому, что между положительно заряженными протонами находятся нейтроны. И даже с учетом того, что наука до конца не понимает, из чего состоят все вещества, здесь есть хорошо отработанная и слаженная модель.
Нейтронные звезды состоят только из нейтронов
В течение полувека физики подозревали, что могут существовать частицы, состоящие только из двух, трех или четырех нейтронов. Они образуют еще неизученную материю под названием «нейтроний». Неисследованный, но не совсем неизвестный. Нейтронные звезды, известные астрофизикам, состоят именно из такой нейтрониевой материи. Правда в школе при разборе молекулярно-кинетической теории такое и не разбирают, но это реально существующие сегодня данные.
В 2012 году удалось подтвердить существование частиц, состоящих из двух нейтронов, образующихся при распаде радиоактивных ядер бериллия. Это были не постоянные частицы. Они распадаются за доли секунды на два несвязанных нейтрона. Однако их открытие объяснило некоторые загадки, связанные со структурой атомных ядер и протеканием ядерных реакций.
Однако никогда не удавалось создать нейтронную материю, которая состояла бы из большего числа нейтронов. Теперь физики из Мюнхенского технического университета сообщают, что им, вероятно, удалось получить частицы, состоящие из четырех нейтронов, в ускорителе. Их назвали тетрайнейтронами.
Следы тетранейтронов находили и раньше. Однако подтвердить их существование не удалось
Это не первый случай, когда новости о возможном существовании тетранейтрона, то есть частицы, состоящей из четырех нейтронов, распространяются по всему миру физики. Уже почти 20 лет назад французские физики сообщили о такой возможности. Однако их открытие так и не было подтверждено.
В 2016 году японским физикам, вероятно, удалось получить тетранейтроны, но они оказались непостоянными. Об их существовании можно было судить только по образованию всего четырех частиц радиоактивного бериллия-8 и теоретическим расчетам того, как должны были образоваться такие ядра.
Теперь немецкие физики считают, что им удалось получить лучшее доказательство существования тетранейтронов. Их удалось получить, бомбардируя ядра лития-7 — то есть содержащие семь протонов и нейтронов в ядре — такими же ядрами, разогнанными до одной шестой скорости света. Измерения показывают, что в результате таких столкновений образуются ядра нестабильного углерода-10 и тетранейтроны.
Чтобы убедиться в результате, эксперимент был проведен еще раз. С тем же результатом. Тетранейтроны существуют. Возможно.
Существование тетранейтронов весьма вероятно. Но это еще не совсем точно.
По расчетам исследователей, полученные таким образом тетранейтроны должны быть более стабильными, чем те, которые были получены в предыдущих экспериментах. Расчеты показывают, что они могут существовать даже около 10 минут. То есть до тех пор, пока живут свободные нейтроны — после чего они распадаются на протон и частицы излучения.
Поскольку тетранейтроны не имеют заряда и вокруг них не циркулируют электроны, их трудно захватить. На них не действуют электростатические силы, поэтому они проникают в «нормальную» материю, которая удерживается вместе такими силами, подобно призракам. Ученые сравнивают тетранейтроны с миниатюрными нейтронными звездами.
Открытие все еще не до конца определено. Физики проводят сотни тысяч столкновений в ускорителях, а затем по их следам делают выводы об определенных процессах. Пока они могут сказать, что тетранейтроны существуют с 99,7-процентной уверенностью. Для физиков этого недостаточно — они обычно ждут объявления об открытии, если уверенность составляет 99,99994 процента.
Если существование постоянных частиц, состоящих из четырех нейтронов, будет подтверждено, некоторые законы физики придется несколько пересмотреть. Это будет означать, что сильное взаимодействие, которое связывает нейтроны и протоны вместе в атомных ядрах, работает несколько иначе, чем считалось ранее.
— «Это сильное взаимодействие, в буквальном смысле, является силой, которая удерживает все вместе. Без него атомы тяжелее водорода не существовали бы», — объясняет доктор Томас Фастерманн», руководитель исследовательской группы.
Поделиться: