Mπορούν 4 νετρόνια να χορέψουν ταγκό;

Posted on 03/02/2016

0


Σύμφωνα με αποτελέσματα πειράματος στο RIKEN (Radioactive Ion Beam Factory) είναι δυνατή η ύπαρξη του «τετρανετρονίου», ενός συστήματος που αποτελείται από 4 νετρόνια.

τετρανετρόνιο

Σχηματική αναπαράσταση της πυρηνικής αντίδρασης που χρησιμοποίησαν οι  Kisamori et al για την ανακάλυψη του τετρανετρονίου. Σε μια τέτοια «διπλής ανταλλαγής ηλεκτρικού φορτίου» αντίδραση, μια δέσμη υψηλής ενέργειας ραδιενεργών πυρήνων 8Ηe προσπίπτει σε στόχο πυρήνων 4He, παράγεται 8Βe και o «πυρήνας» τεσσάρων νετρονίων 4n. 

Τα συστατικά των πυρήνων είναι τα νουκλεόνια – πρωτόνια και νετρόνια – τα οποία συγκρατούνται μεταξύ τους διαμέσου της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Ο πιο απλός πυρήνας είναι αυτός του δευτερίου (2H), που συνίσταται από ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο.

Πυρήνες αποτελούμενοι από δυο πρωτόνια (δι-πρωτόνιο, 2Ηe) ή δυο νετρόνια (δι-νετρόνιο, 2n) δεν υπάρχουν – αν και για το δινετρόνιο έχουν εκφραστεί υποψίες ανίχνευσής του [διαβάστε σχετικά: Ανιχνεύθηκε πυρήνας αποτελούμενος από δυο νετρόνια μόνο].

Τα τελευταία χρόνια διατυπώνονται θεωρητικά μοντέλα που αναδεικνύουν τη σημασία οντοτήτων, αποτελούμενων από δυο ή και περισσότερων νετρονίων, στον σχηματισμό ελαφρών πυρήνων. Το πείραμα που πραγματοποιήθηκε στο RIKEN [«Candidate Resonant Tetraneutron State Populated by the 4He(8He,8Be) Reaction«, K. Kisamori et al] έδωσε αποδεικτικά στοιχεία για την ύπαρξη του τετρανετρονίου.

Το εύρημα αυτό θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε την ισχυρή αλληλεπίδραση και να ανοίξει ένα νέο παράθυρο στη φυσική που μελετά συστήματα λίγων σωμάτων. Επιπλέον, θα βοηθήσει στην κατανόηση των άστρων νετρονίων.

Οι φυσικοί αναζητούν το τετρανετρόνιο εδώ και μισό αιώνα. Στο πρόσφατο πείραμα χρησιμοποιήθηκε ως δέσμη σωματιδίων το ήλιο-8 , το ισότοπο του ηλίου που περιέχει τα  περισσότερα νετρόνια, που βομβάρδιζε στόχο πυρήνων ηλίου-4 σε υγρή μορφή, προκαλώντας την αντίδραση:

4He + 8He  → 8Be + 4n

Το τετρανετρόνιο ανιχνεύεται έμμεσα.  O πυρήνας 8Βe διασπάται σε δυο σωματίδια α (πυρήνες 4He) και η ταυτόχρονη ανίχνευση των δυο σωματιδίων α αποδεικνύει τον σχηματισμό του 8Βe που υποχρεωτικά συνοδεύει τον σχηματισμό του τετρανετρονίου 4n.

τετρανετρόνιο1Οι δυσκολίες του πειράματος οφείλονται: στο γεγονός ότι η  ραδιενεργή δέσμη 8He περιέχει δέκα χιλιάδες φορές λιγότερα σωματίδια σε σχέση με τις δέσμες σταθερών σωματιδίων, αλλά και στο ότι η πιθανότητα να πραγματοποιηθεί η εν λόγω αντίδραση που παράγει τετρανετρόνια είναι από την φύση της πολύ μικρή – κατά πέντε τάξεις μεγέθους μικρότερη σε σχέση με άλλα πειράματα που χρησιμοποιούν ραδιενεργές δέσμες. Έτσι τα γεγονότα που δείχνουν τον σχηματισμό τετρανετρονίων είναι πολύ σπάνια και η ανάλυση των δεδομένων του πειράματος δεν είναι εύκολη υπόθεση. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την στατιστική μέθοδο ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκε στην ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs αποδεικνύοντας την ύπαρξη του 4n με ακρίβεια κοντά στα 5σ (ακρίβεια 5σ σημαίνει ότι υπάρχει πιθανότητα 1 στα 3,5 εκατομμύρια το γεγονός να μην είναι πραγματικό).

Έτσι, μπορεί προς το παρόν να υπάρχει δυσπιστία ως προς την ύπαρξη του τετρανετρονίου εξαιτίας των στατιστικών αβεβαιοτήτων του πειράματος, όμως το αποτέλεσμα ενθάρρυνε τους πειραματικούς και θα επιχειρήσουν την βελτίωση του πειράματος αναζητώντας την ακρίβεια των 5σ που απαιτείται ώστε μια ανακάλυψη να γίνει αποδεκτή.

Διαβάστε περισσότερα: http://physics.aps.org/articles/v9/14