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在今年二月份的时候，日本的科学家发表了一篇论文【文献1】宣称他们终于找到了一种一直被认为不可能的“四中子，没有质子”的粒子，称为四中子粒子（Tetraneutron，?n），震惊了物理界。
现在，科学家利用电脑模拟找到了更多的证据支持日本科学家的发现。如果有进一步的独立实验能够找到四中子粒子的存在，就可以证明科学家试图寻找了40年的神秘亚原子结构的的确确是存在的，尽管在理论上它被认为是不可能的。 这个发现有多重要？事实上，如果确定了四中子粒子的存在，我们就需要重新思考以及改写当前我们对核力——将中子和质子束缚在一起的力——模型的理解。
所以究竟什么是四中子粒子？为什么有如此多的科学家那么确定它不存在？这个假设的结构是由四个中子组成的，中子是亚原子粒子，拥有质量但是没有电荷。中子和质子构成了原子中的原子核。 中子其实本身是非常不稳定的，它会在约10分钟之后衰变成带正电的质子。如果有两个到三个中子呆在一起就更加不稳定了，这也是为什么科学家一直认为四中子粒子不可能存在的原因。 自1965年的一篇论文【文献2】中，科学家总结到“四中子粒子几乎不可能存在”之后，有四篇独立的论文【文献3】分别宣布他们找到了该粒子的实验证据，尽管他们的实验都不能被其它的实验小组复制。
但是在今年二月，一组由日本理化研究所和东京大学组成的团队找到了四中子粒子的证据，他们在液氦（由两个质子和两个中子组成）中发射一束富含中子的氦-8原子核（包括两个质子和六个中子）。在碰撞的过程中，他们发现有四个中子消失不见了。但是这种消失不见的情况仅维系了一万亿分的十亿分之一秒的时间，在这个消失的时间内，科学家计算了它最可能是四个中子束缚在一起形成的四中子粒子，之后它会以粒子衰变的形式再次出现。 现在，美国衣阿华州州立大学的物理学家通过电脑模拟【文献4】发现四中子确实可以在衰变之前稳定的存在一段时间。虽然存在的时间只有5 × 10?22秒，但这个时间已经足够用来研究四中子粒子，这可以帮助我们探索中子之间的力是如何将它们束缚在一起的，以及之前还未探索的不稳定的两个中子和三个中子的特征。 （? Yershov/UCL） 下一步是进行独立的实验，将原子撞在一起，看是否能够找到四中子粒子存在的直接证据。而新的模拟结果可以指引实验的进行。一旦最终被验证，我们就需要重写现在的核力模型，改变我们对亚原子粒子如何束缚在一起的理解。
在宇宙中，我们唯一确定的由中子组成的结构是中子星。中子星虽然体积很小但密度非常高，几乎完全是由中子组成的，在超新星爆发后由一颗大质量恒星坍缩而形成。这些恒星的半径只有11公里，但是它们的质量跟太阳差不多。中子星包含的中子数量大约为10??。如果四中子粒子一旦被最终确认，就可以帮助我们好的理解中子星是怎么形成的，甚至是解释它们为什么跟人类细胞有着惊人的相似【文献5】！ 参考文献： 【1】K. Kisamori et al., “Candidate resonant tetraneutron state populated by the 4He(8He,8Be) reaction,” Phys. Rev. Lett. 116, 052501 (2016). 【2】S. Cierjacks, G. Markus, W. Michaelis, and W. P?nitz，“Further Evidence for the Nonexistence of Particle-Stable Tetraneutrons” Phys. Rev. 137, B345 【3】http://www.mssl./theory/events/20070918/vladimir_yershov.pdf 【4】A.?M. Shirokov et al, “Prediction for a Four-Neutron Resonance, Physical Review Letters (2016).” PhysRevLett.117.182502 【5】 ”Parking-garage' structures in nuclear astrophysics and cellular biophysics Phys. Rev. C 94, 055801 – Published 1 November 2016, journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.94.055801 ▽ 点击文字查看更多文章 ▽ 寻找中微子 | 未知的~95% | 挑战暗物质 | 探索火星 | 生命起源 | 星系演化 | 超对称的兴衰 | 一个魔数 | 暗物质与MOND | 膨胀的宇宙 | 天文悖论 | 虫洞=纠缠？ | 隐藏的新物理 | |
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