В поисках нейтронной стабильности

Тетранейтрон, если бы могли его увидеть, выглядел бы примерно так. Источник: Андрей Широков, МГУ им. М.В. Ломоносова

Нейтрон живет около 15 минут перед тем, как распадается на протон, электрон и антинейтрино. Система из двух нейтронов не образует даже короткоживущих состояний. На основе многолетних экспериментальных и теоретических исследований считается общепринятым, что нет таких состояний и в системе из трех нейтронов. Известны стабильные системы, состоящие из огромного числа нейтронов, – нейтронные звезды. Целью ученых было выяснить, существуют ли какие-то другие, хотя бы короткоживущие системы, состоящие только из нейтронов. Коллектив российских, немецких и американских ученых, в состав которого входит старший научный сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) им. Д.В. Скобельцына Андрей Широков, вычислил энергию резонансного состояния тетранейтрона. Это доказывает возможность существования частицы, состоящей из четырех нейтронов. Согласно расчетам, время жизни тетранейтрона составляет 5 х 10–22 сек. Результаты этой работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Более 50 лет велись поиски тетранейтрона – системы из четырех нейтронов. Новый этап поисков тетранейтрона проводится на Фабрике радиоактивных ионов в японском институте RIKEN. Этот эксперимент продолжается.

В своей статье Андрей Широков и его коллеги привели теоретические оценки энергии резонансного состояния тетранейтрона и его времени жизни. Полученные результаты для энергии тетранейтронного резонанса 0,84 МэВ прекрасно согласуются с данными японского эксперимента 0,83 МэВ, которые, впрочем, характеризуются большой погрешностью. «Отметим, что до нас ни в одной теоретической работе не предсказывалось существование резонансного состояния тетранейтрона при таких низких энергиях, около 1 МэВ», – подчеркивает Андрей Широков.

Исследования проводились большой интернациональной группой теоретиков, где со стороны России участвовали ученые не только из МГУ им. М.В. Ломоносова, но и из Тихоокеанского государственного университета (г. Хабаровск), а также коллеги из США и Германии. В дальнейшем в работы включатся ученые из Южной Кореи. Российская сторона играла ведущую роль в этих исследованиях, в разработке теоретического подхода как к исследованию резонансных состояний, так и к построению нового взаимодействия между частицами в атомных ядрах.

По материалам пресс-службы МГУ им. М.В. Ломоносова