Les neutrons sont des particules subatomiques sans charge qui, lorsqu'elles sont combinées avec des protons chargés positivement, constituent le noyau d'un atome.
Les neutrons individuels sont instables et se transforment en protons après quelques minutes. Les combinaisons de neutrons doubles et triples ne forment pas non plus ce que les physiciens appellent la résonance, un état de la matière temporairement stable avant la désintégration.
Qu'est-ce qu'un tétraneutron ? En utilisant la puissance d'un supercalculateur du Lawrence National Laboratory en Californie, des physiciens théoriciens ont calculé que quatre neutrons peuvent former un état résonnant avec une durée de vie de seulement 3 × 10 -22 secondes, moins d'un milliardième de milliardième de seconde. C'est difficile à croire, mais les physiciens le définissent.
Les calculs des théoriciens indiquent que le tétraneutron devrait avoir une énergie d'environ 0,8 million d'électron-volts (une unité de mesure courante en physique des hautes énergies et nucléaire - la lumière visible a une énergie de 2 à 3 électron-volts).
Les calculs ont également montré que la largeur de la rafale d'énergie tracée montrant le tétraneutron serait d'environ 1,4 million d'électron-volts. Les théoriciens ont publié des études ultérieures qui ont montré que l'énergie se situerait probablement entre 0,7 et 1,0 million d'électron-volts, tandis que la largeur serait comprise entre 1,1 et 1,7 million d'électron-volts. Cette sensibilité est née de l'acceptation de divers candidats disponibles pour l'interaction entre les neutrons.
Un article qui vient d'être publié dans la revue Nature rapporte que des expériences de production de faisceaux d'isotopes radioactifs à l'institut de recherche RIKEN à Wako, au Japon, ont montré que l'énergie et la largeur du tétraneutron sont respectivement d'environ 2,4 et 1,8 millions d'électrons-volts. Ils sont tous deux plus grands que les résultats théoriques, mais les scientifiques disent que les incertitudes dans les résultats théoriques et expérimentaux actuels peuvent masquer ces différences.
Le tétraneutron a une durée de vie si courte que c'est un choc pour le monde de la physique nucléaire que ses propriétés puissent être mesurées avant qu'il ne se désintègre, disent les chercheurs. C'est un système très exotique.
En fait, il s'agit d'un état complètement nouveau de la matière. Il est de courte durée, mais indique des possibilités. Que se passe-t-il si vous en connectez deux ou trois ? Est-il possible d'avoir plus de stabilité ?
Les expériences de recherche du tétraneutron ont commencé en 2002, lorsque la structure de certaines réactions impliquant l'un des éléments, un métal appelé béryllium, a été proposée. L'équipe RIKEN a trouvé des indices d'un tétraneutron dans des résultats expérimentaux publiés en 2016.
Le tétraneutron ne rejoindra le neutron que comme deuxième élément sans charge de la carte nucléaire. Cela fournit une nouvelle plate-forme précieuse pour les théories des interactions fortes entre les neutrons.
Meital Duer de l'Institut de physique nucléaire de la TU Darmstadt est l'auteur correspondant d'un article dans Nature intitulé Observation d'un système corrélé à quatre neutrons libres annonçant la confirmation expérimentale de l'existence du tétraneutron.
Les résultats de l'expérience sont considérés comme un signal statistique cinq sigma, indiquant une découverte finale avec une chance sur 3,5 millions que la découverte soit une anomalie statistique.
« Pouvons-nous créer une petite étoile à neutrons sur Terre ? se demandent les scientifiques. Une étoile à neutrons est ce qui reste lorsqu'une étoile massive manque de carburant et s'effondre en une structure à neutrons super dense. Le tétraneutron est également une structure à neutrons, que les physiciens appellent une "étoile à neutrons à vie courte et très légère".
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
2022-06-25 19:06:08
Auteur: Vitalii Babkin