Příprava na lov tetraneutronů. Kredit: Uli Benz / TUM.

Odborníci se shodnou, že ve vesmíru nejspíš neexistují částice tvořené výhradně protony. S neutrony je to ale jiné. Už půl století pátrají po částicích, které by se skládaly ze 2, 3 nebo 4 neutronů. Tyto snahy byly prozatím marné. Pokud by ale částicoví fyzici uspěli, mělo by to značný vliv na naše představy a teorie o silné fyzikální síle. Také by to vedlo k lepšímu pochopení fungování neutronových hvězd.

Thomas Faestermann.

Kredit: TUM.

Jak popisuje Thomas Faestermann z německé Technische Universität München (TUM), silná síla drží pohromadě svět v jeho samotném jádru. Bez této síly by nemohly existovat atomy, co jsou těžší než vodík. A právě silná síla je ve středu dění, když jde o lov na „neutronové“ částice.

První zprávy o úspěchu s tetraneutronem, tedy částicí tvořenou 4 neutrony, se objevily před 20 lety. Francouzský tým tehdy získal data, která interpretoval jako tetraneutron. Navazující výzkumy ale tento objev nepotvrdily. Na stopě tetraneutronu byl i japonský tým v roce 2016. Bombardovali helium-4 paprskem radioaktivních částic helia-8. Podařilo se jim detekovat 4 atomy beryllia-8 a dospěli k závěru, že jim při tom vznikaly „tetraneutrony“, které ale nebyly spojené a hned se rozpadaly na 4 samotné neutrony.

Recept na tetraneutron. Kredit: Thomas Faestermann / TUM.

Faestermann a jeho tým na to šli jinak. Bombardovali atomy lithia-7 stejnými atomy lithia-7, které ale byly urychlené pomocí urychlovače „Van de Graaff“ na zhruba 12 procent rychlosti světla. V následné reakci by měl vznikat tetraneutron a uhlík-10, který badatelé opravdu detekovali. A úspěšně to zopakovali. Z měření vyplývá, že se v těchto experimentech objevil tetraneutron, v němž jsou neutrony vázané energií 0,42 MeV. Podle těchto měření by tetraneutron měl být zhruba tak stabilní, jako samotný neutron. Což znamená poločas rozpadu 450 sekund, ve formě beta rozpadu. To je podle Faestermanna jediné rozumné vysvětlení jejich výsledků.

Faestermann s kolegy v těchto experimentech dosáhli spolehlivosti přes 99,7 procent, v oblíbené fyzikální hantýrce úrovně 3 sigma. Zároveň není tajemstvím, že ve fyzice se za prokázanou bere částice, jejíž měření obstojí na 5 sigma. Proto ještě fyzici nespustili oslavné fanfáry nad objevem tetraneutronu, ale nažhaveně vyčkávají na nezávislé potvrzení těchto výsledků.

Literatura

Technische Universität München 9. 12. 2021.

Physics Letters B 824: 136799.