|
Охота за неуловимыми тетранейтронами
|
|
|
|
Исследователи из Токийского технологического института исследовали возможную скорость эмиссии стабильного тетранейтрона, системы из четырех нейтронов, существование которой долгое время обсуждалось в научном сообществе. Они изучили эмиссию тетранейтронов в результате термического деления 235U, облучив образец 88SrCO3 в ядерном исследовательском реакторе и проанализировав его с помощью гамма -спектроскопии. Тетранейтрон — неуловимое атомное ядро, состоящее из четырех нейтронов, существование которого активно обсуждается учеными. Это связано прежде всего с недостатком наших знаний о системах, состоящих только из нейтронов, поскольку большинство атомных ядер обычно состоят из комбинации протонов и нейтронов. Ученые полагают, что экспериментальное наблюдение тетранейтрона может стать ключом к изучению новых свойств атомных ядер и ответу на извечный вопрос: может ли когда-либо существовать зарядово-нейтральная мультинейтронная система?
|
|
|
|
В двух недавних экспериментальных исследованиях сообщалось о присутствии тетранейтронов в связанном и резонансном состоянии (состоянии, которое распадается со временем, но живет достаточно долго, чтобы его можно было обнаружить экспериментально). Однако теоретические исследования показывают, что тетранейтроны не будут существовать в связанном состоянии, если взаимодействия между нейтронами будут определяться нашим общим пониманием двух- или трехчастичных ядерных сил. Заинтригованная группа исследователей под руководством доцента Хироюки Фудзиока из Токийского технологического института приступила к исследованию возможности связанной эмиссии тетранейтронов. В своем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review C, команда изучила возможную скорость выброса стабильного тетранейтрона в результате деления 235U (урана-235), индуцированного тепловыми нейтронами, в ядерном реакторе.
|
|
|
«Из предыдущей литературы нам известно, что доминирующим процессом теплового деления 235U является бинарное деление, которое в среднем приводит к испусканию двух тяжелых ядерных фрагментов вместе с 2,4 нейтронами. Но существует вероятность тройного деления 0,2%, при котором испускаются легкие ядерные фрагменты. Поэтому мы выбрали этот путь для нашего эксперимента, исходя из предположения, что гипотетически связанный тетранейтрон может быть тройной частицей при делении урана», — объясняет доктор Фудзиока. Команда применила хорошо известный метод инструментального нейтронно-активационного анализа, при котором микроэлемент в выбранном образце облучается и активируется путем захвата тепловых нейтронов. Для данного исследования в качестве образца-мишени был выбран 88SrCO3, который подвергался облучению в течение двух часов при тепловой мощности 5 МВт в ядерном исследовательском реакторе. Команда также выполнила гамма-спектроскопию облученного образца, чтобы обнаружить сигналы, соответствующие возможной эмиссии тетранейтронов.
|
|
|
|
Ожидалось, что ядра 88Sr превратятся в 91Sr со значением Q (изменение массы между начальным и конечным состояниями реакции, выраженным в энергетических единицах) 20 МэВ минус энергия связи тетранейтрона. Поскольку 91Sr нестабилен, его радиоактивный распад с последующим высвобождением гамма-лучей будет указывать на испускание устойчивых к частицам тетранейтронов. Однако результаты гамма-спектроскопии облученного образца 88Sr не выявили фотопика, соответствующего образованию 91Sr. Основываясь на этом, команда подсчитала, что если существуют стабильные по частицам тетранейтроны, скорость их излучения может быть ниже 8 * 10-7 на деление при уровне достоверности 95%. Они также предположили, что улучшение чистоты образцов и повышение чувствительности экспериментов могут помочь в обнаружении тонких сигналов, исходящих от тетранейтронов. Доктор Фудзиока говорит: «Наше исследование показало, что инструментальный метод нейтронной активации в радиохимии может быть применен для решения открытого вопроса в ядерной физике. Мы будем и дальше улучшать чувствительность, чтобы искать неуловимую, заряженно-нейтральную систему». Хотя команде не удалось обнаружить связанные тетранейтроны, их работа заложила прочную основу для будущих исследований неуловимых тетранейтронов и других подобных систем.
|
|
|
|
Источник
|
