神秘的四中子露出真容?
据美国《科学新闻》双周刊网站6月22日报道,关于传说中神秘的"四中子",物理学家发现了迄今为止最明显的信号。
60年来,研究人员一直在寻找"四中子"。然而,证明它们存在的证据一直不太可靠。现在,科学家称,他们已经观测到了似乎是"四中子"的中子束。这一结果进一步证明,奇妙的"四中子"并非物理学家的臆想。然而,一些科学家仍对所谓"四中子"是否真实存在持怀疑态度。
与质子中子牢牢结合在一起的原子核不同,所谓"四中子"似乎是一种准结合或共振状态。研究人员在6月23日出版的《自然》周刊上发表报告称,这意味着,这种中子的聚合持续时间极其短暂——在这种情况下,只有不到万亿分之一秒。
神秘的"四中子"或许终于被发现(美国《科学新闻》双周刊网站)
"四中子"令物理学家着迷。一旦得到印证,这些中子束或将帮助科学家探索神秘的"中子-中子"力以及原子核的内部运作。所有原子核都包含一个或多个质子,因此科学家对仅由中子组成的原子核中的作用力缺乏充分的了解。
如"四中子"组合确凿,这将是前无古人的发现。德国达姆施塔特工业大学核物理学家梅塔尔·杜尔说:"到目前为止,人们都未曾真正的观测到……这种仅由中子组成的系统。"
为了制造"四中子",杜尔和同事们以日本理化学研究所制造的放射性元素——富含中子的氦——氦-8为基础。研究团队向包含质子的目标发射氦-8。当氦-8的原子核和质子发生碰撞时,质子击落了两个质子和两个中子——即α粒子。由于最初的氦-8原子核有两个质子和6个中子,这样一来,撞击就留下了4个中子。
通过测量α粒子和反弹出去的质子的动量,研究人员确定了这4个中子的能量,以及数次撞击中中子能量曲线的凸起——即共振特征。测量结果显示,撞击所释放的4个中子形成了一个人们寻求已久的"四中子"。
法国的核物理学家马莱娜·阿西耶说,过去"虽然有一些迹象,但一直都不是特别清楚表明"是否存在"四中子"。2016年,阿西耶和同事报告了几个四中子存在的迹象。而在最新研究中,研究人员则报告称他们观测到了大约30个这样的中子束。从曲线上来看,结果清晰很多。她说,"我对这一测量结果没有怀疑"。
但是,对4个中子相撞时情况的理论计算让人怀疑"四中子"共振是否存在。英国萨里大学的理论核物理学家纳塔利娅·蒂莫费尤克说,如果中子之间的力强大到能够产生"四中子"共振,应该存在某种之前人们认为不存在的原子核。
鉴于此,她认为研究人员并没有观察到真正的共振,而是看到了另一种人们尚未理解的效应。她说,曲线的波动可能是因为中子还保留着它们在氦-8原子核内排列方式的"记忆"。
其他类型的理论计算与新研究结果更为接近。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论核物理学家斯特凡诺斯·甘多尔菲说:"事实上,理论结果非常具有争议性,因为它们要么预测的是与论文展示完全一致的四中子共振,要么压根就没有任何共振。"要想了解实验结果,研究人员还需进行更多计算。
新实验或许还是有用的。由于探测不带电荷的中子比探测带电粒子更难,研究人员并未直接观测到"四中子"。在未来的实验中,杜尔和同事希望能够观测到中子,并进一步确定"四中子"的特性。
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