Οι φυσικοί γνωρίζουν για πρώτη φορά το τετρα-νετρόνιο

Από σελίδα του PhysicsWeb, 14 Μαίου 2002

Τα πρώτα στοιχεία για τα "τετρα-νετρόνια" - πυρηνική συστοιχία που περιέχουν τέσσερα νετρόνια και κανένα πρωτόνιο - έχουν βρεθεί στον επιταχυντή GANIL στη Γαλλία. Μια διεθνής ομάδα ερευνητών ανίχνευσε έξι υποψήφια για την πυρηνική ομάδα -συστοιχία- τεσσάρων νετρονίων μεταξύ ορισμένων θραυσμάτων των πυρήνων βηρυλλίου που είναι πλούσια σε νετρόνια, τα οποία παρήχθησαν σε ένα πείραμα σύγκρουσης. Η ομάδα αυτή ελπίζει να επιβεβαιώσει την ανακάλυψή της σε μελλοντικά πειράματα, ένα επίτευγμα που θα ασκούσε σημαντική επίδραση στην κατανόηση μας για τις πυρηνικές δυνάμεις (Marques και λοιποί 2002 Phys. Rev. 65 044006).

Οι μελέτες των αλληλεπιδράσεων μεταξύ νουκλεονίων - νετρόνια και πρωτόνια - στους μικρούς πυρήνες είναι κρίσιμες για τις θεωρίες των πυρηνικών συνδέσεων στους μεγαλύτερους πυρήνες. Οι φυσικοί ξέρουν ότι ζευγάρια των νετρονίων μπορούν να υπάρξουν σε μια "σχεδόν συνδεδεμένη" κατάσταση - δηλαδή εάν αυτά αλληλεπίδρασαν κάπως έντονα, θα σχημάτιζαν ένα "di-νετρόνιο". Αυτό έχει οδηγήσει στην υποψία ότι μεγαλύτεροι αριθμοί νετρονίων θα μπορούσαν να σχηματίσουν ομάδες μεταξύ τους, που μπορούν να βρεθούν σε πυρήνες, που περιέχουν πολύ περισσότερα νετρόνια από ό,τι πρωτόνια.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 40 ετών, διάφορα πειράματα σύγκρουσης έχουν πραγματοποιηθεί σε αναζήτηση ομάδων νετρονίων. Αλλά αυτά τα πειράματα ήταν ανίκανα να δείξουν τις ομάδες των νετρονίων που ξεχωρίζουν από τα μοναχικά νετρόνια, που βγαίνουν επίσης στις συγκρούσεις, επειδή κανένα τους δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο. Τώρα όμως μια νέα τεχνική έχει δώσει τους πρώτους υπαινιγμούς γι' αυτές τις ομάδες.

Στο πείραμα του GANIL, που καθοδηγήθηκε από το CNRS Laboratoire de Physique Corpusculaire στην πόλη Καν, οι πυρήνες που είναι πλούσιοι σε νετρόνια χωρίστηκαν, και τα θραύσματα συγκρούστηκαν έπειτα με πρωτόνια. Η σύνθεση αυτών των θραυσμάτων βγήκε έπειτα από την ενέργεια των ανακρουομένων πρωτονίων και του χρόνου που ήθελαν τα θραύσματα για να φθάσουν στα πρωτόνια.

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν το πείραμα με ακτίνες των πλούσιων σε νετρόνια λίθιο-11, βόριο-15 και βηρύλλιο-14 χρησιμοποιώντας το Βρετανικό CHARISSA και τις σειρές ανιχνευτών  του Γαλλο-Βελγικού DEMON. Μια ανάλυση των στοιχείων που καθοδηγήθηκε από τον Francisco-Miguel Marquιs προσδιόρισε έξι πρωτόνια με ενέργειες που θα μπορούσαν να εξηγηθούν ευκολότερα από τις συγκρούσεις με τα πρόσφατα διαμορφωμένα τετρα-νετρόνια.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι κι άλλα αποτελέσματα στο πείραμά τους θα μπορούσαν να έχουν μιμηθεί την παρουσία τετρα-νετρονίων, αλλά θεωρούν ότι αυτά αποτελούν λιγότερο από το 10% του σήματος.

Προγραμματίζουν να πραγματοποιήσουν παρόμοια πειράματα το προσεχές έτος με καλύτερους ανιχνευτές θραυσμάτων, μια εντονότερη ακτίνα βηρύλλιο-14, και μια ακτίνα πυρήνων ήλιου-8, η οποία αναμένεται επίσης να σχηματίσει τετρα-νετρόνια.