Tétraneutron. Crédit :Andrey Shirokov
Une équipe de recherche de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, en utilisant une nouvelle interaction entre les neutrons, a justifié théoriquement la résonance tertaneutron de basse énergie qui a été récemment obtenue expérimentalement. Cela prouve l'existence très brève d'une particule constituée de quatre neutrons. D'après les simulations du supercalculateur, la durée de vie du tétraneutron est de 5×10 -22 seconde. Les résultats de la recherche sont publiés dans une revue de premier ordre Lettres d'examen physique .
Une équipe composée de Russes, scientifiques allemands et américains, dont Andrey Shirokov, chercheur principal à l'Institut de physique nucléaire de Skobeltsyn, a calculé l'énergie de l'état de résonance tétraneutron. Leurs calculs théoriques, basée sur une nouvelle approche et une nouvelle interaction entre les neutrons, corréler avec les résultats d'une expérience dans laquelle un tétraneutron a été produit.
Recherche de stabilité neutronique
Un neutron vit environ 15 minutes avant de se désintégrer, produire un proton, électron et un antineutrino. Il existe également un autre système stable connu constitué d'un grand nombre de neutrons :les étoiles à neutrons. Les scientifiques ont cherché à savoir s'il existe d'autres systèmes, même de courte durée, composé uniquement de neutrons.
Un système composé de deux neutrons ne forme même pas un état de courte durée. Après plusieurs années d'études expérimentales et fondamentales, les scientifiques ont conclu qu'il n'y a pas de tels états dans un système composé de trois neutrons. Recherche un tétraneutron, un amas de quatre neutrons, se déroule depuis plus de 50 ans. Ces recherches sont restées vaines jusqu'en 2002, lorsqu'un groupe de chercheurs français dans une expérience au Grand Accélérateur National d'Ions Lourds à Caen a trouvé six événements qui pourraient être interprétés comme une production de tétraneutrons. Cependant, la reproduction de cette expérience a échoué, et certains scientifiques pensent qu'au moins une partie de l'analyse des données originales était incorrecte.
Une nouvelle phase des recherches de tétraneutrons a eu lieu à la Radioactive Ion Beam Factory de l'Institut RIKEN, Japon, qui exploite un faisceau de haute qualité de 8 Il noyaux. Les 8 Le noyau est constitué d'une particule (la 4 He noyaux) et quatre neutrons. Quelques équipes de recherche avaient proposé les recherches de tétraneutrons dans RIKEN. Dans la première de ces expériences, les 8 Il a bombardé les noyaux 4 Il cible. À la suite de la collision, la particule a été éjectée du 8 Il, laissant derrière lui le système de quatre neutrons. Quatre événements interprétés comme l'état de résonance tétraneutron de courte durée ont été détectés. Cette expérience a été rapportée début 2016, et continue.
À la suite d'une collision dans l'expérience, la particule a été battue de 8 Il noyaux, laissant un système de 4 neutrons (tétraneutron). Crédit :Andrey Shirokov
Combien de temps un tétraneutron peut-il exister ?
Les chercheurs de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont publié dans leur article des évaluations théoriques de l'énergie de l'état de résonance des tétraneutrons et de sa durée de vie. Ils ont contribué à la préparation de l'une des recherches expérimentales proposées pour le tétraneutron lorsqu'un groupe d'expérimentateurs allemands a demandé leur aide.
Andrey Chirokov, le premier auteur de l'article, dit :« Nous avons fait de telles évaluations dans différents modèles, et les résultats obtenus ont été utilisés pour soutenir l'expérience. Après, nous avons minutieusement élaboré l'approche théorique et effectué de nombreuses simulations sur des supercalculateurs. Les résultats ont été publiés dans notre article en Lettres d'examen physique ."
Les résultats théoriques pour l'énergie de résonance tétraneutron de 0,84 MeV sont bien corrélés avec la découverte expérimentale japonaise de 0,83 MeV, lequel est, cependant, caractérisé par une grande incertitude (environ ±2 MeV). La largeur calculée de l'état du tétraneutron résonant est de 1,4 MeV, ce qui correspond à la durée de vie d'environ 5×10 -22 seconde.
Shirokov dit, "Il convient de noter qu'aucun des articles théoriques précédents n'a prédit l'existence de l'état de tétraneutron résonant à des énergies aussi basses d'environ 1 MeV."
Le nouveau résultat provient probablement d'une nouvelle approche théorique des études des états de résonance dans les systèmes nucléaires développée par les scientifiques. Cette approche a été soigneusement testée sur des problèmes modèles et dans des systèmes moins compliqués, et seulement ensuite appliqué aux études sur les tétraneutrons expliquant les spécificités de la désintégration à quatre particules de ce système.
Chirokov, cependant, indique une possibilité alternative :« Une autre raison possible est le fait que nous ayons utilisé une nouvelle interaction entre les neutrons élaborée par notre équipe. Nos études sur les tétraneutrons vont se poursuivre, nous effectuerons des simulations avec d'autres interactions plus traditionnelles. À la fois, nos collègues français vont étudier le tétraneutron avec notre interaction au sein de leur approche. Bien sûr, nous attendons tous avec impatience les résultats des nouvelles recherches expérimentales sur les tétraneutrons."
