14 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Тетранеутрон - 4 неутрона във връзка, игнорираща законите на физиката

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 20 февруари 2016 в 09:0073094
Снимка: APS / Alan Stonebraker

Тетранеутронът е частица, състояща се от четири неутрона (без никакви протони), дълго време съществувала само на теория. Неотдавна, по време на експерименти, проведени от японски учени, са получени солидни доказателства за съществуването й. 

Ако резултатите от тези експерименти се потвърдят, то тогава в света на физиката на елементарните частици се очаква революция, сравнима с регистрирането на гравитационните вълни, съобщава ArsTechnica.

Резултатите на авторите на изследването са публикувани в списание Physical Review Letters.

Защо е толкова скандална тази комбинация. Принципът на Паули

Според Стандартния модел на физиката на елементарните частици, тетранеутроните просто не могат да съществуват. Проблемът е принципът на Паули (принцип на забраната), съгласно който в една и съща система не могат да съществуват два протона или неутрона, които биха могли да имат еднакви квантови характеристики. Тоест не могат да се задържат два неутрона, да не говорим за четири. Без никакви протони, група от неутрони не би трябвало да може да образува ядро ​​именно заради принципът на Паули.

За разлика от фермионите (частиците на "материята" - електрони, протони, неутрони и др.), частиците с цяло число спин като бозони (фотони, глуони) не са предмет на принципа на Паули: два или повече бозони могат да заемат едно и също квантово състояние. Представете си две проби, едната съдържа газ от бозони, а другата съдържа газ невзаимодействащи фермиони.

Когато температурата спадне близо до абсолютната нула, газът от бозони се свива. В енергийния кладенец всички бозони могат да заемат едно и също ниско ниво на енергия, образувайки Бозе-Айнщайнов кондензат.
Фермионите не могат да достигнат това състояние, тъй като две частици с еднакви квантови числа не могат да заемат едно и също ниво на енергията.
фермиони бозони принцип на Паули

Принципът на Паули може да се изрази и с твърдението, че в едно и също пространство може да съществува само една определена комбинация на материята. Тези свойства определят фермионите като идеалният кандидат за "тухличките", които да изграждат материята, а бозоните - като идеалните кандидати, осъществяващи взаимодействията.

И ако се откажем от този принцип, ако така се променят физичните закони, за да се обоснове връзката на 4 неутрони, ще настъпи хаос.

Признанието на съществуването на тетранеутрон би означавало, че елементите, формирали се след Големия взрив, би трябвало да са различни от тези, които сега се наблюдават. Те би трябвало да са по-тежки - вероятно Вселената щеше да колапсира преди да се разшири.

Въпреки това, има и други доказателства, които говорят в полза на това, че материята може да образува групи от компактни многочислени неутрони, това са неутронните звезди. 

Историята досега

"Невъзможната" частица се появи за първи път през 2001 г., след десетилетия спекулации и няколко съмнителни експеримента. 

През 2011 г. френски физици бомбардираха ядра ​​на берилий-14 в мишена от въглерод и наблюдаваха "хаоса", произведен от сблъсъка на частиците, който е доста често срещан метод за научни изследвания във физиката на елементарните частици.

Ядрото на изотопа берилий-14 има се състои от "вътрешно ядро", "опаковано" в обвивка (хало) от "външно ядро", състоящо се от четири неутрона. Тази обвивка лесно се разрушава по време на сблъсъка с ядро на въглерод и четирите неутрона на външното ядро и образуват тетранеутрон, наличието на който е било регистрирано като един силен сигнал, а не четири отделни сигнала от 4 свободни неутрона.

Получените данни за присъствието на "невъзможната" частица - тетранеутрон (4n) от физиците от Големия национален ускорител на тежки йони в Кан обаче не са потвърдени.

Това не спира учените от по-нататъшната работа в тази посока, въпреки, че евентуалното регистриране на тетранеутрон просто не е възможно в рамките на актуалните теории.

Има ли откритие?

Наскоро група от физици от японския Институт за физични и химични изследвания RIKEN може би успя да получи убедителни доказателства за съществуването на тетранеутрона. В своя експеримент японските изследователи са насочили лъч хелиеви ядра към хелий, който е в течно състояние.

Хелият в лъча се състои от ядра от тежък изотоп с два протона и шест неутрона. A течният бил смес от два от най-разпространените леки хелиеви изотопа. Тази комбинация е избрана по ред причини. В други случаи ударните вълни в резултат от сблъсъка на ядрата, могат да разрушат "крехкия" тетранеутрон, а в този случай е възможно да оцелее поне за кратко време, достатъчно да бъде регистриран и изследван.

В резултат от сблъскването на ядрата на различните изотопи на хелия в някои случаи се образува ядро на берилий, съдържащо четири неутрона и четири протона. А излишни в този случай остават четири неутрона, които в редки случаи биха създали тетранеутрон. Изследователите са изчислили, че всеки тетранеутрон съществува в продължение на една милиардна част от една трилионна от секундата преди разпадането му на отделни частици.

Резултатът на японските учени все още не е пълно потвърждение на съществуването на тетранеутрона, но нивото на достоверност е равно на 4.9 сигма, което е твърде близо до стандартното отклонение от 5 сигма и което го прави много убедително непряко потвърждение.

За да се повиши нивото на достоверност на 5 сигма и да се получи надеждно потвърждение за съществуването на тетранеутрон се изисква да се възпроизведат резултатите, получени от японските учени и в други лаборатории и страни. Освен това е необходимо да се проведат експерименти, в които тетранеутрона да бъде получен по други методи. Но ако в резултат на бъдещите усилия съществуването на тетранеутрона най-накрая се потвърди, някои съвременни теории ще трябва да се пренапишат отново.

Източник:

ScienceAlert

ArsTechnica


Препоръчани материали
+ 0
- 0
Нищо не пречи да съществуват обединени 4 неутрона, неутроните нямат орбитални квантови числа, имат спин и магнитен момент, тогава за какви забрани на паули става на въпрос? В космоса съществуват и неутронни звезди, изцяло състоящи се от неутрони.
Джафер Мехмед 27.02 2016 в 09:30 3
+ 0
- 1
Ако има нещо нередно, то това не е в природните закономерности, а в тяхната формулировка!
Bacillus Bulgaricus 23.02 2016 в 15:18 2
+ 0
- 1
По традиция се пропуска най-същественото - колко й е живота на тази "частица". Чудно е как нещо съществуващо само 10 на -21 степен секунди бива наричано частица. Това си е просто една от много мимолетни нестабилни конфигурации на материята каквито са всички частици без протона и електрона.
поп Дръвчо 20.02 2016 в 23:39 1
+ 4
- 2
Сам по себе си принципът на Паули не забранява съществуването на тетранеутрон. Нещо повече, ядро с 4 неутрона има и стабилно - литий7. В ядрата принципът на Паули важи поотделно за неутрони и протони и на това се основава теорията за ядрените обвивки и техните магически числа.

Та нещо обяснението не струва.

Така както разказват звучи не като нова частица, а пример за едновременно изпускане на 4 неутрона от възбуденото ядро - по аналогия с двойния бета-разпад и при заобикаляне на забранени преходи.
 
Още от : Физика
10 ноември 2019 в 10:20
10 ноември 2019 в 10:200
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.