| 2022年世界十大科技進(jìn)展新聞 |
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| 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“四中子態(tài)”存在最明確證據(jù) |
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由數(shù)十個(gè)國(guó)家的科學(xué)家組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了迄今“四中子態(tài)”（tetraneutron）奇異物質(zhì)存在的最明確證據(jù)。相關(guān)論文2022年6月22日發(fā)表于《自然》。
中子是不帶電荷的亞原子粒子，由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。因其下夸克和上夸克之電荷互相抵消，因此中子不帶電荷，且穿透性強(qiáng)，無法直接進(jìn)行觀察。中子在核轉(zhuǎn)變中是非常重要的媒介物。核物理學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期存在一個(gè)研究問題，即不帶電荷的核系統(tǒng)是否存在。雖然所有物質(zhì)均含有中子，但只有中子星包含幾乎完全由中子構(gòu)成的物質(zhì)，這些中子通過核力以極高的密度結(jié)合在一起。
20年前，科學(xué)家意外發(fā)現(xiàn)了一種奇異物質(zhì)“四中子態(tài)”的存在跡象，該物質(zhì)可由4個(gè)中子組成。相關(guān)研究表明，鈹和碳原子碰撞后可以形成“四中子態(tài)”。但當(dāng)時(shí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)存在很大的誤差范圍，也無法排除其它可能原因。有科學(xué)家提出質(zhì)疑，這一奇異物質(zhì)可能是由不同類型的粒子形成。但越來越多的研究證據(jù)表明了“四中子態(tài)”的存在。
此次，國(guó)際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)找到了迄今“四中子態(tài)”存在的最明確證據(jù)。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)Roman Gernhauser等人利用不同的粒子碰撞，制造出比平常多出4個(gè)中子的氦原子，然后與質(zhì)子碰撞。在碰撞后，只剩下4個(gè)中子，并且可以結(jié)合成一個(gè)“四中子態(tài)”。該實(shí)驗(yàn)旨在抑制可能干擾或被誤認(rèn)為是產(chǎn)生“四中子”的每一個(gè)反應(yīng)，因此他們以無與倫比的精度測(cè)量了缺失的能量。通過追蹤缺失的能量，他們推斷出“四中子”形成的時(shí)間非常短暫，僅有10~22秒鐘。據(jù)悉，這一發(fā)現(xiàn)將有助于物理學(xué)家對(duì)核力本質(zhì)的理論進(jìn)行微調(diào)。
研究團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)一種特殊的探測(cè)器，當(dāng)一個(gè)“四中子態(tài)”進(jìn)入其中時(shí)，它會(huì)記錄下清晰的信號(hào)，這將有助于更直接地研究這種物質(zhì)，獲取其更精確的細(xì)節(jié)。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2023年2月刊 封面)