科技日報(bào)記者 劉霞

由來自德國、日本、美國和中國等國的科學(xué)家組成的國際科研團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然》雜志上發(fā)表論文稱，他們獲得了迄今最明確的證實(shí)“四中子態(tài)”這種物質(zhì)存在的證據(jù)，有助科學(xué)家更好地理解宇宙是如何形成的，這種新奇的物質(zhì)形態(tài)也可能擁有對現(xiàn)有或新興技術(shù)有用的性質(zhì)。

研究團(tuán)隊(duì)成員、北京大學(xué)物理學(xué)院助理教授楊再宏對科技日報(bào)記者解釋說，雖然所有物質(zhì)都含有中子，但只有中子星包含幾乎完全由中子構(gòu)成的物質(zhì)，這些中子通過核力結(jié)合在一起。越來越多證據(jù)表明，存在著一種奇特而難以捉摸的物質(zhì)——“四中子態(tài)”（tetraneutron），它由4個(gè)中子短暫地結(jié)合在一起形成。

20年前，科學(xué)家們首次獲得了“四中子態(tài)”存在的“蛛絲馬跡”——發(fā)現(xiàn)了鈹和碳原子碰撞后可能形成“四中子態(tài)”的證據(jù)，但當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差很大，科學(xué)家們提出了其他可能性，如所謂的“四中子態(tài)”是不同類型的粒子形成等。

在最新研究中，慕尼黑工業(yè)大學(xué)的羅曼·格恩哈烏斯及其同事，制造出了比普通氦原子多4個(gè)中子的氦原子，然后讓其與質(zhì)子碰撞。這些氦原子在碰撞后只留下了4個(gè)中子，而這4個(gè)中子可以結(jié)合形成“四中子態(tài)”。隨后，研究團(tuán)隊(duì)測量了碰撞前后所有粒子的能量和動(dòng)量，從而計(jì)算出碰撞形成“四中子態(tài)”后丟失的能量，并通過這一能量推斷出，“四中子態(tài)”的“壽命”僅為10—22秒。

本研究中的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)示意圖。
圖片來源：《自然》網(wǎng)站

格恩哈烏斯團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)一種特殊的探測器，當(dāng)一個(gè)“四中子態(tài)”進(jìn)入其中時(shí)，它會(huì)記錄下清晰的信號，這將有助于更直接地研究這種物質(zhì)，獲取其更精確的細(xì)節(jié)。

據(jù)楊再宏介紹，北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)也在研發(fā)新型探測設(shè)備，可直接捕捉“四中子態(tài)”在“壽終正寢”時(shí)放出的4個(gè)中子，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度“拍照”，并進(jìn)一步研究更重的“中子物質(zhì)”（如“六中子態(tài)”、“八中子態(tài)”），深入探索這種目前已知僅存在于中子星內(nèi)部的新奇物質(zhì)形態(tài)。