I neutroni sono particelle subatomiche prive di carica che, combinate con protoni caricati positivamente, costituiscono il nucleo di un atomo.
I singoli neutroni sono instabili e si trasformano in protoni dopo pochi minuti. Anche le combinazioni di neutroni doppi e tripli non formano ciò che i fisici chiamano risonanza, uno stato della materia che è temporaneamente stabile prima del decadimento.
Cos'è un tetraneutrone? Utilizzando la potenza di un supercomputer al Lawrence National Laboratory in California, i fisici teorici hanno calcolato che quattro neutroni possono formare uno stato risonante con una durata di soli 3×10 -22 secondi, meno di un miliardesimo di miliardesimo di secondo. È difficile da credere, ma i fisici lo definiscono.
I calcoli dei teorici dicono che il tetraneutrone dovrebbe avere un'energia di circa 0,8 milioni di elettronvolt (un'unità di misura comune nella fisica nucleare e delle alte energie: la luce visibile ha un'energia da 2 a 3 elettronvolt).
I calcoli hanno anche mostrato che la larghezza dell'esplosione di energia tracciata che mostra il tetraneutrone sarebbe di circa 1,4 milioni di elettronvolt. I teorici hanno pubblicato studi successivi che hanno dimostrato che è probabile che l'energia sia compresa tra 0,7 e 1,0 milioni di elettronvolt, mentre la larghezza sarà compresa tra 1,1 e 1,7 milioni di elettronvolt. Questa sensibilità è nata dall'accettazione di vari candidati disponibili per l'interazione tra neutroni.
Un articolo appena pubblicato sulla rivista Nature riporta che esperimenti di produzione di fasci di isotopi radioattivi presso l'istituto di ricerca RIKEN di Wako, in Giappone, hanno dimostrato che l'energia e la larghezza del tetraneutrone sono rispettivamente di circa 2,4 e 1,8 milioni di elettronvolt. Entrambi sono più grandi dei risultati teorici, ma gli scienziati affermano che le incertezze negli attuali risultati teorici e sperimentali possono oscurare queste differenze.
Il tetraneutrone ha una vita così breve che è uno shock per il mondo della fisica nucleare che le sue proprietà possano essere misurate prima che decada, affermano i ricercatori. Questo è un sistema molto esotico.
In realtà, questo è uno stato della materia completamente nuovo. È di breve durata, ma indica possibilità. Cosa succede se ne colleghi due o tre insieme? È possibile ottenere più stabilità?
Gli esperimenti per la ricerca del tetraneutrone sono iniziati nel 2002, quando è stata proposta la struttura di alcune reazioni che coinvolgono uno degli elementi, un metallo chiamato berillio. Il team RIKEN ha trovato indizi di un tetraneutrone nei risultati sperimentali pubblicati nel 2016.
Il tetraneutrone si unirà al neutrone solo come secondo elemento senza carica della mappa nucleare. Ciò fornisce una nuova e preziosa piattaforma per le teorie delle interazioni forti tra neutroni.
Meital Duer dell'Istituto di Fisica Nucleare a TU Darmstadt è l'autore corrispondente di un articolo su Nature intitolato Observation of a Correlated Free Four-Neutron System che annuncia la conferma sperimentale dell'esistenza del tetraneutrone.
I risultati dell'esperimento sono considerati un segnale statistico a cinque sigma, che denota una scoperta finale con una probabilità su 3,5 milioni che la scoperta sia un'anomalia statistica.
"Possiamo creare una piccola stella di neutroni sulla Terra?" chiedono gli scienziati. Una stella di neutroni è ciò che rimane quando una stella massiccia esaurisce il carburante e collassa in una struttura di neutroni superdensa. Il tetraneutrone è anche una struttura di neutroni, che i fisici dicono sia chiamata "stella di neutroni di breve durata e molto leggera".
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2022-06-25 19:06:08
Autore: Vitalii Babkin