由中子組成的系統，神秘的“四中子”到底什麼？

據美國《科學新聞》雙週刊網站6月22日報道，關於傳說中神秘的“四中子”，物理學家發現了迄今爲止最明顯的信號。

60年來，研究人員一直在尋找“四中子”。然而，證明它們存在的證據一直不太可靠。現在，科學家稱，他們已經觀測到了似乎是“四中子”的中子束。這一結果進一步證明，奇妙的“四中子”並非物理學家的臆想。然而，一些科學家仍對所謂“四中子”是否真實存在持懷疑態度。

與質子中子牢牢結合在一起的原子核不同，所謂“四中子”似乎是一種準結合或共振狀態。研究人員在6月23日出版的《自然》週刊上發表報告稱，這意味着，這種中子的聚合持續時間極其短暫——在這種情況下，只有不到萬億分之一秒。

▲神秘的“四中子”或許終於被發現（美國《科學新聞》雙週刊網站）

“四中子”令物理學家着迷。一旦得到印證，這些中子束或將幫助科學家探索神秘的“中子-中子”力以及原子核的內部運作。所有原子核都包含一個或多個質子，因此科學家對僅由中子組成的原子核中的作用力缺乏充分的瞭解。

如“四中子”組合確鑿，這將是前無古人的發現。德國達姆施塔特工業大學核物理學家梅塔爾·杜爾說：“到目前爲止，人們都未曾真正的觀測到……這種僅由中子組成的系統。”

爲了製造“四中子”，杜爾和同事們以日本理化學研究所製造的放射性元素——富含中子的氦——氦-8爲基礎。研究團隊向包含質子的目標發射氦-8。當氦-8的原子核和質子發生碰撞時，質子擊落了兩個質子和兩個中子——即α粒子。由於最初的氦-8原子核有兩個質子和6箇中子，這樣一來，撞擊就留下了4箇中子。

通過測量α粒子和反彈出去的質子的動量，研究人員確定了這4箇中子的能量，以及數次撞擊中中子能量曲線的凸起——即共振特徵。測量結果顯示，撞擊所釋放的4箇中子形成了一個人們尋求已久的“四中子”。

法國的核物理學家馬萊娜·阿西耶說，過去“雖然有一些跡象，但一直都不是特別清楚表明”是否存在“四中子”。2016年，阿西耶和同事報告了幾個四中子存在的跡象。而在最新研究中，研究人員則報告稱他們觀測到了大約30個這樣的中子束。從曲線上來看，結果清晰很多。她說，“我對這一測量結果沒有懷疑”。

但是，對4箇中子相撞時情況的理論計算讓人懷疑“四中子”共振是否存在。英國薩里大學的理論核物理學家納塔利婭·蒂莫費尤克說，如果中子之間的力強大到能夠產生“四中子”共振，應該存在某種之前人們認爲不存在的原子核。

鑑於此，她認爲研究人員並沒有觀察到真正的共振，而是看到了另一種人們尚未理解的效應。她說，曲線的波動可能是因爲中子還保留着它們在氦-8原子核內排列方式的“記憶”。

其他類型的理論計算與新研究結果更爲接近。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的理論核物理學家斯特凡諾斯·甘多爾菲說：“事實上，理論結果非常具有爭議性，因爲它們要麼預測的是與論文展示完全一致的四中子共振，要麼壓根就沒有任何共振。”要想了解實驗結果，研究人員還需進行更多計算。

新實驗或許還是有用的。由於探測不帶電荷的中子比探測帶電粒子更難，研究人員並未直接觀測到“四中子”。在未來的實驗中，杜爾和同事希望能夠觀測到中子，並進一步確定“四中子”的特性。（完）（文章來源：參考消息）

責任編輯：劉正然