Ein Tetraneutron ist ein hypothetischer stabiler Cluster aus vier Neutronen. Die Existenz dieses Teilchenhaufens wird von aktuellen Modellen nuklearer Kräfte nicht unterstützt. Es gibt einige empirische Beweise, die darauf hindeuten, dass dieses Teilchen existiert, basierend auf einem Experiment von Francisco-Miguel Marqués und Mitarbeitern am Ganil-Beschleuniger in Caen aus dem Jahr 2001, bei dem eine neuartige Nachweismethode bei der Beobachtung des Zerfalls von Beryllium- und Lithiumkernen verwendet wurde. Spätere Versuche, diese Beobachtung zu replizieren, schlugen jedoch fehl.
Erstens, warum ist das Neutronium-4-Teilchen instabil? Wie können wir das aktuelle Modell der Teilchenphysik nutzen, um seine Instabilität vorherzusagen?
Und wenn Neutronium-4 nicht (in stabiler Form) existieren kann, wie interpretieren wir die Ergebnisse von Marqués ? War es nur ein Fehler?
Erstens, warum ist das Neutronium-4-Teilchen instabil? Wie können wir das aktuelle Modell der Teilchenphysik nutzen, um seine Instabilität vorherzusagen?
Es gibt diese kürzlich erschienene Veröffentlichung , die auch die jüngsten Beobachtungen zum Vier-Neutronen-System zusammenfasst. Die Zusammenfassung:
Wir verwenden verschiedene {\em ab initio}-Ansätze, um unter Verwendung der realistischen NN-Wechselwirkung von JISP16 nach einer tief liegenden Resonanz im Vier-Neutronen-System (4n) zu suchen. Unsere genaueste Vorhersage wird unter Verwendung einer J-Matrix-Erweiterung des No-Core-Shell-Modells erhalten und schlägt einen 4n-Resonanzzustand bei einer Energie nahe Er = 0,8 MeV mit einer Breite von ungefähr Γ = 1,4 MeV vor.
Oberhalb der Schwelle (in diesem Fall der Summe von 4 Neutronenmassen) werden Resonanzen beobachtet, sie haben eine Breite und sind daher instabil. Zumindest der Link für eine nukleare Modellrechnung beschreibt dies. Es gibt Berechnungen mit Gitter-QCD für bis zu drei Neutronen, aber ich habe keine für vier gefunden. Hier ist eines , das die Möglichkeit von Dineutronen gebundener Zustände aus Gitter-QCD-Berechnungen diskutiert, die die Quarks innerhalb der Neutronen berücksichtigen: Auf Seite 13 B wird das Dineutron diskutiert, und Berechnungen hängen von den Quarkmassen ab und nichts ist definitiv:
erlauben die Möglichkeit sowohl gebundener als auch ungebundener Di-Neutronen für leichte Quark-Massen, die größer sind als die der Natur, während sie ein ungebundenes Di-Neutron für leichtere Quark-Massen anzeigen (45, 46, 47). Im Gegensatz dazu zeigt eine modellabhängige Rechnung, dass das Di-Neutron für alle leichten Quarkmassen ungebunden bleibt (49).
Etwas in dieser Richtung könnte für vier Neutronen versucht werden, wenn experimentell ein gebundener Zustand gefunden worden wäre.
Und wenn Neutronium-4 nicht (in stabiler Form) existieren kann, wie interpretieren wir die Ergebnisse von Marqués? War es nur ein Fehler?
Ein "ehrlicher Fehler". Erinnern Sie sich an die schnelleren als leichten Neutrinos ? Experimente in der Kern- und Teilchenphysik sind oft sehr kompliziert, und menschliche Fehler können leicht stören. Deshalb gibt es am CERN zwei ähnliche Experimente, ATLAS und CMS, um menschliche Fehler zu reduzieren, da die Instrumente und die Analyse in den beiden Experimenten unabhängig sind.
Damals in den 1970er Jahren, als wir Blasenkammerspuren maßen, um Ereignisse zu rekonstruieren und schließlich ein Datenzusammenfassungsband der vier Vektoren der Spuren zur Analyse erhielten, wurde der Film zweimal gescannt, nur wegen menschlicher Fehler, was etwa 5% ausmacht. Dies kann Chaos anrichten, wenn es nicht früh genug erkannt wird.
Historischer Exkurs über menschliches Versagen: Als ich 1966 anfing, Programme für Computer zu schreiben, stanzten wir unsere Fortran-Programme auf Karten, die im Binärcode waren und über eine Kartenlesemaschine in den Computer eingespeist wurden. Um menschliche Fehler zu minimieren, wurden die Karten zweimal gestanzt, wobei die zweite Maschine überprüfte, ob die Löcher, die den Binärcode darstellen, korrekt waren.
Erstens, warum ist das Neutronium-4-Teilchen instabil?
Die grundlegendste Erklärung ist wie folgt. Die starke Kernkraft hat eine Reichweite von etwa 1 fm ( M). Um ein Tetraneutron herzustellen, müssen Sie daher vier Neutronen auf diesen Raum beschränken. Das bedeutet, dass ihre Wellenlängen ungefähr so kurz sein müssen, also über Wir finden eine Mindestgrenze für ihre Impulse und Energien. Die starke Kernkraft scheint nicht genug negative potentielle Energie bereitzustellen, um Neutronen gebunden zu halten, wenn sie so viel kinetische Energie haben.
Natürlich können Sie viel ausführlicher werden, die spezifischen Wellenfunktionen und die Details verschiedener Modelle der Kernkraft diskutieren und so weiter, aber das ist die grundlegende Physik.
Und wenn Neutronium-4 nicht (in stabiler Form) existieren kann, wie interpretieren wir die Ergebnisse von Marqués? War es nur ein Fehler?
Ja, es hört sich an, als wäre es ein Fehler gewesen. Wikipedia gibt einige ziemlich detaillierte Diskussionen darüber, mit Verweisen auf Artikel. Die Marqués-Zeitung erschien 2001, und 17 Jahre sind eine lange Zeit. Es scheint, als hätte der Staub viel Zeit gehabt, sich zu legen, und Marqués lag einfach falsch.
Jon Kuster
Benutzer4552