Hoewel alle atomen behalve waterstof uit protonen en neutronen bestaan, is de fysica al 50 jaar op zoek naar een deeltje dat uit twee, drie of vier neutronen bestaat. Experimenten van een team natuurkundigen van de Technische Universiteit München (TUM) in het versnellerlaboratorium op de onderzoekscampus van Garching geven nu reden om aan te nemen dat een deeltje dat uit vier gebonden neutronen bestaat, inderdaad bestaat, aldus de TUM in een persbericht.
Indien een dergelijk deeltje zou bestaan, zouden delen van de theorie van de sterke wisselwerking moeten worden heroverwogen. Bovendien zou een gedetailleerdere bestudering van deze deeltjes ons kunnen helpen de eigenschappen van neutronensterren beter te begrijpen.
“De sterke wisselwerking is letterlijk de kracht die de wereld in de kern bijeenhoudt. Zwaardere atomen dan waterstof, zouden zonder die wisselwerking ondenkbaar zijn”, zegt Dr. Thomas Faestermann, onder wiens leiding de experimenten plaatsvonden.
Alles wijst er nu op dat juist dergelijke deeltjes werden gemaakt in een van de laatste experimenten aan de nu buiten gebruik gestelde Tandem Van de Graaff-versneller op de onderzoekscampus van Garching.
De lange zoektocht naar het tetra-neutron
Reeds 20 jaar geleden publiceerde een Franse onderzoeksgroep metingen die zij interpreteerden als de signatuur van de tetra-neutronen waarnaar zij zochten. Uit later werk van een andere groepbleek echter dat de gebruikte methodologie het bestaan van een tetra-neutron niet kon aantonen.
In 2016 probeerde een groep in Japan tetra-neutronen te maken uit helium-4 door het te bombarderen met een straal radioactieve helium-8 deeltjes. Deze reactie zou beryllium-8 produceren. In feite waren zij in staat vier van dergelijke atomen te detecteren. Uit hun meetresultaten concludeerden zij dat het tetra-neutron ongebonden was en snel terugviel in vier neutronen.
Bij hun experimenten bombardeerden Faestermann en zijn team een lithium-7 doelwit met lithium-7 deeltjes die versneld waren tot ongeveer twaalf procent van de lichtsnelheid. Dit zou naast het tetra-neutron ook koolstof-10 moeten opleveren. En inderdaad, de fysici slaagden erin deze soort te detecteren. Een herhaling bevestigde het resultaat.
Het indirecte bewijs
De meetresultaten van het team kwamen overeen met de signatuur die een koolstof-10 in zijn eerste aangeslagen toestand en een tetra-neutron met een bindingsenergie van 0,42 mega-elektronvolt (MeV) zouden vertonen. Volgens de metingen zou het tetra-neutron ongeveer even stabiel zijn als het neutron zelf. Het zou dan vervallen door bètaverval met een halveringstijd van 450 seconden. “Voor ons is dit de enige verklaring van de gemeten waarden die fysisch op alle punten plausibel is,” verklaart Dr. Thomas Faestermann.
Met zijn metingen bereikt het team een zekerheid van ruim 99,7 procent of 3 sigma. Maar in de natuurkunde is een zekerheid van 5 sigma vereist voordat een deeltje als bestaand kan worden beschouwd. De onderzoekers wachten daarom met spanning op onafhankelijke bevestiging.
Ook interessant: Betere hittecontrole in kernfusiereactor
Geselecteerd voor jou!
Innovation Origins is het Europese platform voor innovatienieuws. Naast de vele berichten van onze eigen redactie in 15 Europese landen, selecteren wij voor jou de belangrijkste persberichten van betrouwbare bronnen. Zo blijf je op de hoogte van alles wat er gebeurt in de wereld van innovatie. Ben jij of ken jij een organisatie die niet in onze lijst met geselecteerde bronnen mag ontbreken? Meld je dan bij onze redactie.
