Международная группа ученых под руководством исследователей Технического университета Дармштадта (Германия) впервые обнаружили новую экзотическую частицу материи — тетранейтрон, чье существование было предсказано в 2014 году. Физики сравнивают ее получение экспериментальным методом с получением короткоживущей очень легкой нейтронной звезды. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature, краткое описание открытия доступно в пресс-релизе на Phys.org.
Известно, что нейтрон может находиться в связанном виде либо в атомном ядре, либо в нейтронной звезде. Свободный нейтрон имеет время жизни чуть менее 15 минут и распадается на протон, электрон и антинейтрино. Однако ученые предполагают, что возможно существование мультинейтронной системы, которая существует в виде слабосвязанных состояний или очень короткоживущих несвязанных резонансных состояний.
Результаты моделирования с помощью суперкомпьютера в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии, показали, что четыре нейтрона могут образовать резонансное состояние со временем жизни всего 3 на 10 в -22-й секунды. Согласно ранним исследования, тетранейтрон должен иметь энергию около 0,8 миллиона электрон-вольт, а ширина резонанса, связанная со временем жизни в возбужденном состоянии, — 1,4 миллиона электрон-вольт. Поздние работы уточнили эти свойства: энергия, вероятно, будет находиться в диапазоне от 0,7 до 1,0 миллиона электрон-вольт, а ширина — в диапазоне от 1,1 до 1,7 миллиона электрон-вольт.
Экспериментальные наблюдения показали, что энергия и ширина резонанса тетранейтрона в действительности составляют около 2,4 и 1,8 миллиона электрон-вольт соответственно.