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Tetraneutrón

El tetraneutrón se considera un isótopo no ligado con un tiempo de vida de alrededor de 10 -22 segundos. [1] : 275  La estabilidad de este grupo de cuatro neutrones no está respaldada por los modelos actuales de fuerzas nucleares . [2] La evidencia empírica reciente es "consistente con un estado de tetraneutrón cuasi ligado que existe durante un tiempo muy corto". [3]

El experimento de Marqués

Francisco-Miguel Marqués y sus colaboradores en el acelerador GANIL en Caen utilizaron un acelerador de partículas para disparar núcleos atómicos a objetivos de carbono y observaron la "pulverización" de partículas de las colisiones resultantes. [4] En este caso, el experimento implicó disparar núcleos de berilio-14 , boro-15 y litio-11 a un pequeño objetivo de carbono , siendo el más exitoso el berilio-14. Este isótopo del berilio tiene un halo nuclear que consta de cuatro neutrones agrupados; esto permite que se lo separe fácilmente intacto en la colisión de alta velocidad con el objetivo de carbono. [5] Los modelos nucleares actuales sugieren que deberían resultar cuatro neutrones separados cuando se produce berilio-10 , pero la señal única detectada en la producción de berilio-10 sugirió un cúmulo de múltiples neutrones en los productos de ruptura; muy probablemente un núcleo de berilio-10 y cuatro neutrones fusionados para formar un tetraneutrón.

Un análisis posterior del método utilizado en el experimento de Marqués sugirió que el mecanismo de detección era poco probable [6] pero la sugerencia fue refutada [7] , y los intentos de reproducir estas observaciones con métodos diferentes no han logrado detectar ningún cúmulo de neutrones. [8]

Consecuencias de hipotéticos tetraneutrones ligados

Sin embargo, si alguna vez se confirmara de forma independiente la existencia de tetraneutrones ligados, habría que hacer ajustes considerables a los modelos nucleares actuales. Bertulani y Zelevinsky propusieron que, si existiera, el tetraneutrón podría estar formado por un estado ligado de dos sistemas de dineutrones . [9] Sin embargo, los intentos de modelar interacciones que podrían dar lugar a cúmulos de multineutrones han fracasado, [10] [11] [12] y "no parece posible cambiar los hamiltonianos nucleares modernos para ligar un tetraneutrón sin destruir muchas otras predicciones exitosas de esos hamiltonianos. Esto significa que, si se confirma una afirmación experimental reciente de un tetraneutrón ligado, nuestra comprensión de las fuerzas nucleares tendrá que cambiar significativamente". [13] Un trabajo posterior [14] en 2019 sugiere consecuencias potencialmente observables en las cortezas de las estrellas de neutrones , si el tetraneutrón existe.

Evidencia de resonancias de muy corta duración

En 2016, investigadores de RIKEN en Wakō , Japón, observaron evidencia de que el tetraneutrón existe brevemente como una resonancia . Dispararon un haz de núcleos de helio-8 ricos en neutrones (dos protones y seis neutrones) a un objetivo líquido compuesto de helio-4 (dos protones y dos neutrones). Ocasionalmente, la reacción produjo núcleos de berilio-8 con cuatro protones y cuatro neutrones, dejando cuatro neutrones sin contabilizar. Si se produjo un núcleo de cuatro neutrones, duró aproximadamente 10 −21 segundos antes de desintegrarse en otras partículas. [15] [16] [17]

La evidencia de la existencia de grupos no unidos de resonancias de 4 neutrones en la desintegración de núcleos de berilio -14, [5] en interacciones de 8 He- 8 Be, [17] y en colisiones de núcleos de 4 He arroja una vida útil estimada de alrededor de 10 -22 segundos. [3] Estos descubrimientos deberían profundizar nuestra comprensión de las fuerzas nucleares. [18] [19]

Véase también

Notas

  1. ^ Thoennessen, Michael (2016). "Isótopos no ligados". El descubrimiento de los isótopos . Cham: Springer International Publishing. págs. 275–291. doi :10.1007/978-3-319-31763-2_16. ISBN 978-3-319-31761-8.
  2. ^ Cierjacks, S.; et al. (1965). "Más pruebas de la inexistencia de tetraneutrones estables como partículas". Physical Review . 137 (2B): 345–346. Bibcode :1965PhRv..137..345C. doi :10.1103/PhysRev.137.B345.
  3. ^ ab Duer, M.; Aumann, T.; Gernhäuser, R.; Panín, V.; Paschalis, S.; Rossi, DM; Achouri, Países Bajos; Ahn, D.; Baba, H.; Bertulani, California; Böhmer, M.; Boretzky, K.; César, C.; Chiga, N.; Corsi, A. (23 de junio de 2022). "Observación de un sistema de cuatro neutrones libres correlacionados". Naturaleza . 606 (7915): 678–682. Código Bib :2022Natur.606..678D. doi :10.1038/s41586-022-04827-6. ISSN  0028-0836. PMC 9217746 . PMID  35732764. 
  4. ^ Marqués, F. Miguel; Carbonell, Jaume (marzo 2021). "La búsqueda de sistemas ligeros multineutrones". La revista física europea A. 57 (3): 105. arXiv : 2102.10879 . Código Bib : 2021EPJA...57..105M. doi :10.1140/epja/s10050-021-00417-8. ISSN  1434-6001. S2CID  231986449.
  5. ^ ab Marqués, FM; Labiche, M.; Orr, NA; Angélique, JC; Axelsson, L.; Benoit, B.; Bergmann, Universidad de California; Borge, MJG; Catford, WN; Chappell, SPG; Clarke, Nuevo México; Costa, G.; Curtis, N.; D'Arrigo, A.; de Góes Brennand, E. (1 de abril de 2002). "Detección de grupos de neutrones". Revisión Física C. 65 (4): 044006. arXiv : nucl-ex/0111001 . Código Bib : 2002PhRvC..65d4006M. doi : 10.1103/PhysRevC.65.044006. ISSN  0556-2813. Número de identificación del sujeto  37431352.
  6. ^ Sherrill, BM; Bertulani, C. A (2004). "Dispersión elástica protón-tetraneutrón". Physical Review C . 69 (2): 027601. arXiv : nucl-th/0312110 . Código Bibliográfico :2004PhRvC..69b7601S. doi :10.1103/PhysRevC.69.027601. S2CID  26590179.
  7. ^ Marqués, FM; et al. (2005). "Sobre la posible detección de eventos 4 n en la ruptura del 14Be ". arXiv : nucl-ex/0504009v1 .
  8. ^ Aleksandrov, DV; et al. (2005). "Búsqueda de resonancias en los sistemas de tres y cuatro neutrones en las reacciones 7 Li ( 7 Li, 11 C) 3 n y 7 Li ( 7 Li, 10 C) 4 n ". JETP Letters . 81 (2): 43–46. Bibcode :2005JETPL..81...43A. doi :10.1134/1.1887912. S2CID  121267804.
  9. ^ Bertulani, CA; Zelevinsky, VG (2003). "Tetraneutrón como molécula dineutrón-dineutrón". Journal of Physics G . 29 (10): 2431–2437. arXiv : nucl-th/0212060 . Código Bibliográfico :2003JPhG...29.2431B. doi :10.1088/0954-3899/29/10/309. S2CID  55535943.
  10. ^ Lazauskas, R.; Carbonell, J. (2005). "Trayectorias de resonancia de tres neutrones para modelos de interacción realistas". Physical Review C . 71 (4): 044004. arXiv : nucl-th/0502037v2 . Código Bibliográfico :2005PhRvC..71d4004L. doi :10.1103/PhysRevC.71.044004. S2CID  119105439.
  11. ^ Arai, K. (2003). "Estados de resonancia de 5 H y 5 Be en un modelo microscópico de tres grupos". Physical Review C . 68 (3): 034303. Bibcode :2003PhRvC..68c4303A. doi :10.1103/PhysRevC.68.034303.
  12. ^ Hemmdan, A.; Glöckle, W.; Kamada, H. (2002). "Indicaciones de la inexistencia de resonancias de tres neutrones cerca de la región física". Physical Review C . 66 (3): 054001. arXiv : nucl-th/0208007 . Código Bibliográfico :2002PhRvC..66e4001H. doi :10.1103/PhysRevC.66.054001. S2CID  11852197.
  13. ^ Pieper, SC (2003). "¿Pueden los hamiltonianos nucleares modernos tolerar un tetraneutrón ligado?". Physical Review Letters . 90 (25): 252501. arXiv : nucl-th/0302048 . Código Bibliográfico :2003PhRvL..90y2501P. doi :10.1103/PhysRevLett.90.252501. PMID  12857127. S2CID  31164554.
  14. ^ Ivanytskyi, O.; Ángeles Pérez-García, M.; Alberto, C. (2019). "Condensación de tetraneutrones en materia rica en neutrones". Revista física europea A. 55 (10): 184. arXiv : 1904.11512 . Código Bib : 2019EPJA...55..184I. doi : 10.1140/epja/i2019-12900-6 .
  15. ^ Grant, Andrew (8 de febrero de 2016). «Los físicos encuentran indicios de un núcleo de cuatro neutrones». Science News . Consultado el 8 de febrero de 2016 .
  16. ^ Bertulani, Carlos A.; Zelevinsky, Vladimir (2016). "Cuatro neutrones juntos momentáneamente". Nature . 532 (7600): 448–449. Bibcode :2016Natur.532..448B. doi : 10.1038/nature17884 . PMID  27049938.
  17. ^ ab Kisamori, K.; et al. (2016). "Candidato a estado resonante de tetraneutrón poblado por la reacción 4 He( 8 He, 8 Be)". Physical Review Letters . 116 (5): 052501. Bibcode :2016PhRvL.116e2501K. doi :10.1103/PhysRevLett.116.052501. PMID  26894705.
  18. ^ "Los físicos encuentran indicios de un núcleo de cuatro neutrones". 24 de febrero de 2016. Archivado desde el original el 29 de julio de 2017. Consultado el 27 de junio de 2017 .
  19. ^ Orr, Nigel (3 de febrero de 2016). "¿Pueden bailar cuatro neutrones?". Physics . 9 : 14. Bibcode :2016PhyOJ...9...14O. doi : 10.1103/Physics.9.14 .

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