“四中子态”迄今最明确证据发布

2022-06-24 09:26来源: 科技日报

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  本研究中的实验反应示意图。图片来源:《自然》网站

  科技日报北京6月23日电(记者刘霞)由来自德国、日本、美国和中国等国的科学家组成的国际科研团队在最新一期《自然》杂志上发表论文称,他们获得了迄今最明确的证实“四中子态”这种物质存在的证据,有助科学家更好地理解宇宙是如何形成的,这种新奇的物质形态也可能拥有对现有或新兴技术有用的性质。

  研究团队成员、北京大学物理学院助理教授杨再宏对科技日报记者解释说,虽然所有物质都含有中子,但只有中子星包含几乎完全由中子构成的物质,这些中子通过核力结合在一起。越来越多证据表明,存在着一种奇特而难以捉摸的物质——“四中子态”(tetraneutron),它由4个中子短暂地结合在一起形成。

  20年前,科学家们首次获得了“四中子态”存在的“蛛丝马迹”——发现了铍和碳原子碰撞后可能形成“四中子态”的证据,但当时实验误差很大,科学家们提出了其他可能性,如所谓的“四中子态”是不同类型的粒子形成等。

  在最新研究中,慕尼黑工业大学的罗曼·格恩哈乌斯及其同事,制造出了比普通氦原子多4个中子的氦原子,然后让其与质子碰撞。这些氦原子在碰撞后只留下了4个中子,而这4个中子可以结合形成“四中子态”。随后,研究团队测量了碰撞前后所有粒子的能量和动量,从而计算出碰撞形成“四中子态”后丢失的能量,并通过这一能量推断出,“四中子态”的“寿命”仅为10—22秒。

  格恩哈乌斯团队目前正在开发一种特殊的探测器,当一个“四中子态”进入其中时,它会记录下清晰的信号,这将有助于更直接地研究这种物质,获取其更精确的细节。

  据杨再宏介绍,北京大学研究团队也在研发新型探测设备,可直接捕捉“四中子态”在“寿终正寝”时放出的4个中子,对其内部结构进行高精度“拍照”,并进一步研究更重的“中子物质”(如“六中子态”“八中子态”),深入探索这种目前已知仅存在于中子星内部的新奇物质形态。

[责任编辑: 肖春芳 ]
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