Részecskefizikai áttörést értek el magyar kutatók segítségével

Elemi részecskék a kvantum atommodellben (számítógépes illusztráció)

Az ATOMKI kutatóinak közreműködésével egy nemzetközi kutatócsoport kimutatta a négy neutronból álló, proton nélküli atommag létezését. A Nature folyóiratban publikált eredmények segítenek jobban megérteni az atommagokat összetartó erős kölcsönhatást és a neutroncsillagokban működő erőket - közölte az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) szerdán az MTI-vel.

A közlemény szerint a debreceni ELKH Atommagkutató Intézet (ATOMKI) munkatársainak részvételével végzett kísérletek során a kutatók úgynevezett hiányzótömeg-spektroszkópia alkalmazásával kimutatták, hogy létezik négy neutronból álló, pozitív töltésű proton nélküli "atommag", vagyis tetraneutron. Eszerint tehát nemcsak a gravitációs, hanem az atommagot alkotó protonok és neutronok között fellépő erős kölcsönhatás is képes összetartani tiszta neutronanyagot.

Mint írják, az anyagi világ egykor legkisebbnek gondolt építőkövei az atomok, amelyekről a 20. század folyamán kiderült, hogy tovább oszthatók: a pozitív töltésű protonokból és semleges neutronokból álló atommagot a negatív töltésű elektronok felhője veszi körül. Az atommagfizika egyik régóta megválaszolatlan kérdése a töltés nélküli magfizikai rendszerek keletkezésére vonatkozik, vagyis hogy létezhet-e atommag pozitív töltésű proton nélkül.

Tisztán neutronokból álló rendszerek mai tudásunk szerint csak neutroncsillagokban keletkezhetnek, ahol a neutronok sokaságát a gravitáció tartja össze és préseli nagy sűrűségű anyaggá. Elméleti számítások egy része szerint létezhet tetraneutron, azaz mindössze négy neutronból álló rendszer, azonban számos elméleti fizikus az ilyen struktúra létezésének lehetőségét elvetette. A kísérletek célja ennek az ellentmondásnak a feloldása volt.

Az ATOMKI munkatársainak részvételével zajló kísérletsorozat eredményei alapján a kutatók kimutatták, hogy ha csak nagyon rövid ideig is, de létezik a tetraneutron.

A kísérleteket a feladat nagysága miatt két nagy kollaboráció összefogásával, a japán RIKEN kutatóintézetben végezték. Az ATOMKI kutatói a kísérletekben alkalmazott mérőberendezések, elsősorban a neutrondetektor összeállításában és működtetésében vettek részt, mindkét együttműködés tagjaként.

A tetraneutron létezésének kimutatása és életidejének pontos meghatározása kulcsfontosságú az atommagot alkotó protonok és neutronok között fellépő, azokat összetartó erős kölcsönhatás tulajdonságainak jobb megértéséhez, és további ismereteket nyújt a neutroncsillagokban működő erőkről.

A válaszok pontosítása céljából a kutatók további kísérleteket és méréseket terveznek - áll a közleményben.