FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Физики предсказали существование короткоживущего тетранейтрона с беспрецедентными свойствами

Сотрудник МГУ имени М.В.Ломоносова и его коллеги, используя новое взаимодействие между нейтронами, теоретически обосновали полученное в эксперименте низкое значение энергии тетранейтронного резонанса. Это доказывает возможность существования частицы, состоящей из четырех нейтронов, но в течение очень короткого времени. Согласно расчетам, время жизни тетранейтрона составляет 5×10-22 сек. С результатами работы можно ознакомиться в высокорейтинговом журнале Physical Review Letters.

Коллектив российских, немецких и американских ученых, в состав которого входит старший научный сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) имени Д.В. Скобельцына Андрей Широков, вычислил энергию резонансного состояния тетранейтрона. Их теоретические расчеты, имеющие в своей основе новый подход к исследованию и новое взаимодействие между нейтронами, согласуются с данными эксперимента, в котором был образован тетранейтрон.

 

В результате столкновения в эксперименте альфа-частица выбивалась из 8Не, оставляя систему из 4 нейтронов, или тетранейтрон. Источник: Андрей Широков 

В поисках нейтронной стабильности

 

Нейтрон живет около 15 мин. перед тем, как распадается на протон, электрон и антинейтрино. Известна также стабильная система, состоящая из огромного числа нейтронов, — нейтронная звезда. Целью ученых было выяснить, существуют ли какие-то другие, хотя бы короткоживущие системы, состоящие только из нейтронов.

Система из двух нейтронов не образует даже короткоживущих состояний. На основе многолетних экспериментальных и теоретических исследований считается общепринятым, что нет таких состояний и в системе из трех нейтронов. Более 50 лет велись поиски тетранейтрона — системы из четырех нейтронов. Многие годы эти поиски не приносили результата, пока в 2002 году группа французских исследователей в эксперименте на Большом национальном ускорителе тяжелых ионов (Grand accélérateur national d’ions lourds — GANIL) в Кане не обнаружила 6 событий, которые могли бы трактоваться как образование тетранейтрона. Однако воспроизвести этот эксперимент не удалось, и некоторые исследователи придерживаются мнения, что в нем использовался некорректный анализ данных.

Новый этап поисков тетранейтрона проводится на Фабрике радиоактивных ионов в японском институте RIKEN, где научились создавать хороший пучок ядер 8Не. Ядро 8Не состоит из a-частицы (ядра 4Не) и окружающих ее четырех нейтронов. Заявки на проведение экспериментов по поиску тетранейтрона были поданы сразу несколькими группами ученых из разных стран. В первом таком эксперименте, опубликованном в этом году японской группой, ядра 8Не направлялись на мишень из ядер 4Не, и в результате столкновения a-частица выбивалась из 8Не, оставляя систему из четырех нейтронов. Было обнаружено четыре события, которые интерпретируются как короткоживущее резонансное состояние тетранейтрона. Этот эксперимент продолжается.

Сколько жить тетранейтрону?

В своей статье ученый МГУ имени М.В.Ломоносова и его коллеги привели теоретические оценки энергии резонансного состояния тетранейтрона и его времени жизни. Они помогали в подготовке одного из экспериментов по поиску тетранейтрона, когда с просьбой обратилась группа экспериментаторов из Германии.

«Такие оценки были проведены нами в разных моделях, и соответствующие результаты легли в основу заявки на эксперимент. После этого был тщательно разработан теоретический подход и проведены многочисленные расчеты на суперкомпьютерах, результаты которых и опубликованы в нашей статье в Physical Review Letters», — говорит Андрей Широков, первый автор статьи.

Полученные результаты для энергии тетранейтронного резонанса 0.84 МэВ прекрасно согласуются с данными японского эксперимента 0.83 МэВ, которые, впрочем, характеризуются большой погрешностью (примерно ±2 МэВ). Для ширины резонансного состояния тетранейтрона рассчитано значение 1.4 МэВ, что соответствует времени его жизни примерно 5×10-22 сек.

«Отметим, что до нас ни в одной теоретической работе не предсказывалось существование резонансного состояния тетранейтрона при таких низких энергиях, порядка 1 МэВ», — продолжает Андрей Широков.

Возможно, это связано с тем, что ученые разработали и применили новый теоретический подход к исследованию резонансных состояний в ядерных системах, который был апробирован на более простых задачах и затем применен к исследованию тетранейтрона с учетом специфики распада этой системы на четыре частицы.

«Однако возможна и другая причина, связанная с тем, что мы использовали новое взаимодействие между нейтронами, разработанное в нашей группе. Исследования эти будут продолжены, мы проведем расчеты с другими, более традиционными взаимодействиями, а наши французские коллеги намерены изучить тетранейтрон с нашим взаимодействием в их подходе. Ну и, конечно, с огромным интересом ожидаются результаты новых экспериментов по поиску тетранейтрона», — заключает Андрей Широков.

Исследования проводились большой интернациональной группой теоретиков, где со стороны России участвовали ученые не только из МГУ имени М.В.Ломоносова, но и из Тихоокеанского государственного университета (г. Хабаровск), а также коллеги из США и Германии. В дальнейшем в работы включатся ученые из Южной Кореи. Российская сторона играла ведущую роль в этих исследованиях, в разработке теоретического подхода как к исследованию резонансных состояний, так и к построению нового взаимодействия между частицами в атомных ядрах.

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

От дрожжей до новых антибиотиков

Найти множество новых антибиотиков и разобраться в причинах болезни Паркинсона возможно в результате улучшения понимания механизма синтеза белка, что может следовать из работы группы ученых при уча

Сбывшиеся фантазии о будущем

Как просверлить квадрат

Да, это правда: существуют дрели позволяющие сверлить квадратные отверстия, вот такая экзотика. Безусловно, круглая дрель здесь не поможет, а вот дрель на основе треугольника Рёло - совсем неплохо справится с задачей.

Большие глаза видят лучше маленьких?

Физика музыки (Часть 4)