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首次观测到四中子状态

2022-06-23 16:48     来源:环球科学     原子核核物理

观测到理论预言的四中子状态

自然状态下,中子通常与质子结合为原子核,或以极为致密的排列构成中子星。但单个中子却极不稳定,平均在十几分钟后就会衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子,而双中子和三中子体系更不稳定,因而科学家推测四中子体系也不会存在。在2016年《物理评论快报》的一篇文章中,科学家首次提出理论预测,四中子体系会以不稳定量子态或共振态的形式短暂存在。有科学家用超级计算机,计算出四中子形成的共振态,其寿命仅为3×10e-22秒,能量约在0.7万至100万电子伏特之间,而能级宽度在1.1万至170万电子伏特间之间。

近日,一篇发表在《自然》的文章宣布在实验中观测到四中子体系。实验发现,四中子态的能量和能级宽度分别约为2.4万和180万电子伏特,均大于理论预测结果,研究者认为差异可能源于理论和实验结果的不确定性。新发现的不带电荷四中子态是一种全新物质状态,它寿命极短,却为不稳定的两中子、三中子体系的特征研究提供了可能,更为中子间强相互作用的理论提供了重要参考。四中子体系这种中子结构,虽与中子星致密的结构不同,但也可以看做是一颗非常短命且轻的“中子星”,因此这项发现也有助于我们理解中子星的形成以及结构特性等。



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