科學(xué)家制造奇異物質(zhì)“四中子”

李木子

20年前，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種由4個中子組成的奇特物質(zhì)。現(xiàn)在，他們已經(jīng)找到了證明其存在的最佳證據(jù)。

越來越多的證據(jù)表明，存在一種奇特而難以捉摸的物質(zhì)。該物質(zhì)由4個中子組成，它們可以短暫地結(jié)合在一起?？茖W(xué)家在20年前的一次實驗中首次獲得這種“四中子”的特征，但一種新的測量方法使其變得更清晰、更精確。

雖然所有物質(zhì)都包含中子，但只有中子星包含完全由這種粒子構(gòu)成的物質(zhì)，它們通過核力結(jié)合在一起。然而，目前還不清楚這種只有中子的物質(zhì)究竟是什么結(jié)構(gòu)。

2002年，研究人員意外發(fā)現(xiàn)了鈹和碳原子碰撞后可以形成“四中子”的證據(jù)。這讓許多核物理學(xué)家大吃一驚，但實驗有很大誤差，這為其他可能的解釋留下了空間，例如由不同類型的粒子形成。

在新的研究中，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Roman Gernhauser和同事利用不同的粒子碰撞，試圖找到“四中子”存在的確切證據(jù)。“我們形成了能想象到的最小中子星，它只包含4個中子。”

研究人員制造出比平常多出4個中子的氦原子，然后將其與質(zhì)子碰撞。最終，這些碰撞只留下了4個中子，它們可以結(jié)合成一個“四中子”。

Gernhauser說，由于該實驗旨在抑制可能干擾或被誤認為是產(chǎn)生“四中子”的每一個反應(yīng)，因此他們以無與倫比的精度測量了缺失的能量。通過追蹤缺失的能量，他們推斷出“四中子”形成的時間非常短暫，僅有10-22秒鐘。

“這是一項真正的杰作?！庇骱泊髮W(xué)的Martin Freer表示。

團隊成員、美國得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的Carlos Bertulani說，這一發(fā)現(xiàn)將有助于物理學(xué)家對核力本質(zhì)的理論進行微調(diào)。他說，自100多年前核物理學(xué)之父歐內(nèi)斯特·盧瑟福時代開始，關(guān)于中子如何結(jié)合或不結(jié)合的問題就一直困擾著核物理學(xué)家。

同在慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Thomas Faestermann利用鋰原子試圖制造“四中子”，發(fā)現(xiàn)制造“四中子”所需的能量與新結(jié)果不同。雖然他同意“四中子”可能存在，但這種差異提出了一個問題，即它們究竟是如何產(chǎn)生的。他說：“我正在考慮如何協(xié)調(diào)這兩個測量結(jié)果。”

Gernhauser和團隊正在開發(fā)一種特殊的探測器，當(dāng)“四中子”進入時，它可以記錄一個清晰的信號。這將幫助他們更直接地研究該物質(zhì)，而不是通過測量其能量來確定細節(jié)，例如，4個中子中每個中子與另外3個中子的結(jié)合強度。