Группа немецких физиков сообщила об обнаружении частицы, состоящей из четырех нейтронов с достоверностью три стандартных отклонения. Существование этой частицы противоречит современным эффективным моделям ядерных сил, а исследование ее свойств может оказаться полезным для лучшего понимания нейтронного вещества, из которого по большей части состоят нейтронные звезды.

Исследование опубликовано в Physics Letters B.

Физиков давно интересует вопрос о возможности существования частиц, состоящих из нескольких нейтронов. Это важно как для проверки современной теории ядерных сил (она запрещает существование тетранейтрона), так и для лучшего понимания физики нейтронного вещества, из которого по большей части состоят нейтронные звезды.

Динейтрон, то есть частица, состоящая из двух нейтронов, был открыт экспериментально, и оказался короткоживущим резонансом со временем жизни примерно 10^-22 секунды. Состоящий из трех нейтронов тринейтрон никогда не наблюдался экспериментально. Поиски тетранейтрона ведутся еще с 60-х годов прошлого века, но до последнего времени не было убедительных доказательств его существования.

Впервые физики сообщили об обнаружении тетранейтрона в эксперименте по бомбардировке углеродной мишени атомами бериллия, одним из продуктов которой и была новая частица, в 2001 году. Однако позже в анализе эксперимента были найдены ошибки, а попытки воспроизвести результаты эксперимента другими методами не увенчались успехом.

Следующие сообщения об открытии этой частицы поступили в 2016 году от физиков, работавших в институте физико-химических исследований RIKEN, которые обнаружили резонанс со временем жизни около 10^-21 секунды в эксперименте по бомбардировке жидкой мишени, состоящей из гелия ⁴He, пучком богатого нейтронами изотопа гелия ⁸He, который они идентифицировали как тетранейтрон. Точность этого эксперимента, однако, была достаточно низка (измеренная энергия связи четырех нейтронов в тетранейтроне составила 0,83±1,41 мегаэлектронвольт), так что их открытию требовалось независимое подтверждение.

В 2021 году группа физиков из Германии, Саудовской Аравии и Судана под руководством Томаса Фестерманна (Thomas Faestermann) из Мюнхенского технического университета провела эксперимент по поиску тетранейтрона ⁴n в реакции ⁷Li + ⁷Li → ¹⁰C + ⁴n на исследовательском кампусе этого университета в Гархинге.