テトラニュートロン
仮説上の核物理学粒子

テトラ中性子は、寿命が約10−22秒の非束縛同位体であると考えられている。 [ 1] : 275 この4つの中性子のクラスターの安定性は、現在の核力モデルでは裏付けられていない。[2]最近の経験的証拠は、「非常に短い時間で存在する準束縛テトラ中性子状態と一致する」。[3]

マルケスの実験

カーンにあるGANIL加速器のフランシスコ＝ミゲル・マルケスと共同研究者は、粒子加速器を用いて原子核を炭素標的に照射し、衝突によって生じる粒子の「スプレー」を観察した。[4]この実験では、ベリリウム14、ホウ素15、リチウム11の原子核を小さな炭素標的に照射したが、最も成功したのはベリリウム14であった。ベリリウム14は、 4つの中性子が集まってできた核ハローを持つ。そのため、炭素標的との高速衝突で容易に無傷のまま分離することができる。[5]現在の核モデルでは、ベリリウム10が生成される際には4つの中性子が独立して生成されるはずであると示唆されているが、ベリリウム10の生成時に検出された単一の信号は、崩壊生成物に多中性子クラスターが存在することを示唆しており、おそらくベリリウム10の原子核と4つの中性子が融合してテトラ中性子を形成したと考えられる。

マルケスの実験で使用された方法のその後の分析では、検出メカニズムはありそうにないことが示唆されたが[6]、この示唆は反証され[7]、異なる方法でこれらの観察を再現する試みでは中性子クラスターの検出には成功しなかった[8] 。

仮想的な束縛テトラ中性子の影響

しかし、もし束縛テトラ中性子の存在が独立して確認された場合、現在の核モデルにかなりの調整を加える必要があるだろう。ベルトゥラーニとゼレビンスキーは、もし束縛テトラ中性子が存在するならば、テトラ中性子は2つの二中性子系の束縛状態によって形成される可能性があると提唱した。[9]しかし、多中性子クラスターを生じる可能性のある相互作用をモデル化する試みは失敗しており、[10] [11] [12]「テトラ中性子を束縛するように現代の核ハミルトニアンを変更することは、それらのハミルトニアンに関する他の多くの成功した予測を破ることなく、不可能と思われる。これは、束縛テトラ中性子に関する最近の実験的主張が確認された場合、核力に関する我々の理解は大幅に変更される必要があることを意味する。」[13] 2019年の さらなる研究[14]は、テトラ中性子が存在する場合、中性子星の地殻において観測可能な結果が生じる可能性があることを示唆している。

非常に短寿命の共鳴の証拠

2016年、日本の和光市にある理化学研究所の研究者たちは、テトラ中性子が共鳴状態として短時間存在するという証拠を観測しました。彼らは、中性子過剰ヘリウム8 （陽子2個、中性子6個）のビームを、ヘリウム4 （陽子2個、中性子2個）からなる液体標的に照射しました。時折、この反応により陽子4個、中性子4個からなるベリリウム8（陽子4個、中性子4個）の核が生成され、残りの中性子4個は生成されませんでした。もし4中性子核が生成された場合、それは約10-21秒間持続し、その後他の粒子に崩壊しました。[15] [16] [17]

ベリリウム-14核の崩壊[5]、8ヘリウム-8ベリリウム相互作用[17] 、および4ヘリウム核の衝突における4中性子共鳴の非束縛クラスターの証拠から、その寿命は約10の-22乗秒と推定される。[3] これらの発見は、核力に関する理解を深めるものである。[18] [19]

参照

注記

  1. ^ Thoennessen, Michael (2016). 「非結合同位体」同位体の発見. シュプリンガー・インターナショナル・パブリッシング. pp.  275– 291. doi :10.1007/978-3-319-31763-2_16. ISBN 978-3-319-31761-8。
  2. ^ Cierjacks, S.; et al. (1965). 「粒子安定テトラニュートロンの非存在に関するさらなる証拠」. Physical Review . 137 (2B): 345– 346. Bibcode :1965PhRv..137..345C. doi :10.1103/PhysRev.137.B345.
  3. ^ ab Duer、M.;オーマン、T.ゲルンホイザー、R.パニン、V.パシャリス、Ｓ．ロッシ、DM。アチョーリ、ニュージャージー州;アン・Ｄ．馬場、H.カリフォルニア州バートゥラニ。ベーマー、M.ボレツキー、K.シーザー、C.千賀、N.コルシ、A. (2022-06-23)。 「相関自由四中性子系の観測」。自然。606 (7915): 678–682。Bibcode :2022Natur.606..678D。土井：10.1038/s41586-022-04827-6。ISSN  0028-0836。PMC 9217746。PMID  35732764。 
  4. ^ マルケス、F. ミゲル;カーボネル、ジャウメ（2021年3月）。 「軽い多中性子システムの探求」。ヨーロッパ物理ジャーナル A。57 (3): 105.arXiv : 2102.10879。ビブコード:2021EPJA...57..105M。土井：10.1140/epja/s10050-021-00417-8。ISSN  1434-6001。S2CID  231986449。
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  6. ^ Sherrill, BM; Bertulani, C. A (2004). 「陽子-四中性子弾性散乱」. Physical Review C. 69 ( 2) 027601. arXiv : nucl-th/0312110 . Bibcode :2004PhRvC..69b7601S. doi :10.1103/PhysRevC.69.027601. S2CID  26590179.
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  13. ^ Pieper, SC (2003). 「現代の核ハミルトニアンは束縛テトラニュートロンを許容できるか？」. Physical Review Letters . 90 (25) 252501. arXiv : nucl-th/0302048 . Bibcode :2003PhRvL..90y2501P. doi :10.1103/PhysRevLett.90.252501. PMID  12857127. S2CID  31164554.
  14. ^ Ivanytskyi、O.;アンヘレス・ペレス・ガルシア、M.アルバートゥス、C. (2019)。 「中性子豊富物質における四中性子の凝縮」。ヨーロッパ物理ジャーナル A。55 (10): 184.arXiv : 1904.11512。Bibcode :2019EPJA...55..184I。土井：10.1140/epja/i2019-12900-6。
  15. ^ Grant, Andrew (2016年2月8日). 「物理学者、4中性子核の兆候を発見」. Science News . 2016年2月8日閲覧。
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  17. ^ ab Kisamori, K.; et al. (2016). 「4 He( 8 He, 8 Be)反応によって生成される共鳴テトラニュートロン候補状態」. Physical Review Letters . 116 (5) 052501. Bibcode :2016PhRvL.116e2501K. doi :10.1103/PhysRevLett.116.052501. PMID  26894705.
  18. ^ “物理学者、4つの中性子を持つ核の兆候を発見”. 2016年2月24日. 2017年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年6月27日閲覧。
  19. ^ Orr, Nigel (2016-02-03). 「4つの中性子はタンゴを踊れるか？」. Physics . 9.14 . Bibcode :2016PhyOJ...9...14O. doi : 10.1103/Physics.9.14 .
  • テトラニュートロン観測の可能性の発表
  • テトラニュートロン観測の可能性に関する発表 2008年11月25日アーカイブ（ Wayback Machine ）（フランス語）
  • テトラニュートロン観測の可能性に関する発表（インターネットアーカイブ）
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