원자력에 대한 이해는 큰 변화가 필요할 수 있습니다

4개의 중성자 실험은 4개의 중성자로 구성된 입자의 오랜 탐색 증거를 발견했습니다.

수소를 제외한 모든 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있지만 물리학자들은 반세기 이상 동안 1개, 3개 또는 4개의 중성자로 구성된 입자를 찾고 있습니다. Garching 연구 캠퍼스의 가속기 연구실에서 뮌헨 공과 대학(TUM)의 물리학자 팀이 수행한 실험은 4개의 결합된 중성자로 구성된 입자가 존재할 수 있음을 나타냅니다.

핵 물리학자들은 우주에 양성자로만 이루어진 계는 없다는 데 동의하지만, 그들은 50년 이상 동안 2, 3 또는 4개의 중성자로 구성된 입자를 찾고 있었습니다.

사중성자 인상

Garching 연구 캠퍼스에 있는 Maier-Leibnitz 연구소의 Van de Graaff 직렬 가속기에서 뮌헨 공과 대학(TUM)의 물리학자 팀은 가속된 리튬 7 원자핵으로 리튬 7 표적을 폭격했습니다. 빛의 속도 12퍼센트. 모든 측정 결과는 그들의 실험이 원하는 탄소-10과 사중성자를 생성했음을 나타냅니다. 크레딧: Sonja Battenberg / TUM

그러한 입자가 존재한다면 강한 상호작용 이론의 일부를 재고해야 합니다. 또한 이러한 입자를 더 자세히 연구하면 중성자별의 특성을 더 잘 이해할 수 있습니다.

실험을 지휘한 Thomas Westermann 박사는 “강력한 상호작용은 말 그대로 세상의 중심을 잡고 있는 힘입니다. 수소보다 무거운 원자가 없으면 상상할 수 없을 것입니다.”라고 말했습니다.

이제 모든 것이 정확히 이러한 유형의 입자가 Garching 연구 캠퍼스의 지금은 없어진 Van de Graaff 탠덤 입자 가속기에서 수행된 최근 실험 중 하나에서 생성되었다는 사실을 지적합니다.

핵 사중성자 반응

Garching 연구 캠퍼스에 있는 Maier-Leibnitz 연구소의 Van de Graaff 탠덤 가속기에서 뮌헨 공과 대학(TUM)의 물리학자 팀은 리튬-7 원자핵을 리튬-7 표적에 12%까지 가속했습니다. 빛의 속도. 모든 측정 결과는 그들의 실험이 원하는 탄소-10과 사중성자를 생성했음을 나타냅니다. 크레딧: Thomas Faestermann / TUM

사중성자에 대한 오랜 탐색

20년 전, 프랑스 연구 그룹은 원하는 사중성자의 서명으로 해석된 측정치를 발표했습니다. 그러나 다른 그룹의 후속 연구에서는 사용된 방법론이 사중성자의 존재를 증명할 수 없음을 보여주었습니다.

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2016년 일본의 한 그룹은 방사성 헬륨-8 입자 빔을 충돌시켜 헬륨-4에서 사중성자를 생성하려고 시도했습니다. 이 반응은 베릴륨-8을 생성해야 합니다. 사실, 그들은 4개의 그러한 원자를 탐지할 수 있었습니다. 측정 결과에서 연구자들은 사중성자가 상관관계가 없고 빠르게 4개의 중성자로 붕괴된다는 결론을 내렸습니다.

토마스 웨스터만

Garching 연구 캠퍼스의 Van de Graaff 탠덤 가속기 액세스 해치의 Thomas Westermann 박사. 여기에서 천만 볼트가 넘는 전압이 리튬 이온을 광속의 약 12%까지 가속했습니다. Westermann과 그의 팀은 이러한 리튬 이온으로 리튬-7 표적을 폭격했습니다. 모든 측정 결과는 그들의 실험이 원하는 탄소-10과 사중성자를 생성했음을 나타냅니다. 크레딧: 올레 벤츠 / TUM

그들의 실험에서 Faestermann과 그의 팀은 약 12% 빛의 속도로 가속된 리튬-7 입자로 리튬-7 표적을 폭격했습니다. 사중성자 외에도 탄소-10을 생성해야 하며 실제로 물리학자들은 이 종을 발견하는 데 성공했습니다. 반복하여 결과를 확인했습니다.

정황 증거

팀의 측정 결과는 첫 번째 여기 상태의 탄소 10과 0.42메가전자볼트(MeV)의 결합된 사중성자에서 예상되는 신호와 일치했습니다. 측정에 따르면 사중성자는 중성자 자체만큼 안정적입니다. 그런 다음 반감기가 450초인 베타 붕괴로 붕괴합니다. Thomas Westermann 박사는 “우리에게는 이것이 만능 측정값에 대한 유일한 합리적인 물리적 설명입니다.”라고 설명합니다.

로만 게른하우저

뮌헨 공과 대학(TUM)의 물리학과 연구원인 Dr. Roman Gernhäuser는 Garching 캠퍼스에 있는 Van de Graaff 탠덤 가속기의 타겟 룸에 있습니다. 그곳에서 리튬 이온은 약 12% 속도로 가속됩니다. 모든 측정 결과는 그들의 실험이 원하는 탄소-10과 사중성자를 생산했음을 나타냅니다. 크레딧: 올레 벤츠 / TUM

측정 결과 팀은 99.7% 또는 3시그마 이상의 확실성을 달성했습니다. 그러나 물리학에서 입자의 존재는 5시그마의 확실성이 달성된 후에만 결정적으로 고려됩니다. 따라서 연구자들은 이제 독립적인 확인을 간절히 기다리고 있습니다.

참조: Thomas Westermann, Andreas Bergmayer, Roman Gernhauser, Dominic Kohl 및 Mahmoud Mahgoub의 “결합된 중성자 사각형에 대한 지표”, 2021년 11월 26일 여기에서 볼 수 있습니다. 물리학 문자 B.
DOI: 10.1016 / j.physletb.2021.136799

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Van de Graaf 탠덤 가속기가 있는 Mayer-Leibnitz 연구소는 뮌헨 공과 대학과 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학이 공동으로 운영합니다. 시설은 2020년 초에 구조적 이유로 폐쇄되었습니다. 간행물의 5명의 저자는 모두 뮌헨 공과 대학의 졸업생 또는 직원입니다.

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