Un tetraneutron este o particulă ipotetică stabilă (sau relativ lungă) formată din patru neutroni . Conform teoriilor de fizică nucleară general acceptate la începutul secolului XXI, probabilitatea existenței unei astfel de particule este neglijabilă [1] ; pe de altă parte, există date experimentale (deși nu sunt pe deplin confirmate) care pot servi ca un indiciu al existenței unui tetraneutron - experimentul lui Francisco-Miguel Marquez și al colegilor săi de la Large National Heavy Ion Accelerator ( franceză : Grand accélérateur national d'ions lourds - GANIL ) la Caen în 2001, care a folosit o nouă metodă de detectare a degradarii nucleelor de beriliu și litiu [2] . Încercările altor oameni de știință de a repeta rezultatul lui Marquez s-au încheiat fără succes, dar în 2016, indicațiile pentru existența unui tetraneutron au fost obținute de un alt grup de cercetători în timpul experimentelor folosind o metodă diferită .
Ca și în cazul multor experimente cu acceleratorul de particule , echipa lui Marquez a accelerat fascicule de nuclee atomice către o țintă staționară și a examinat „fragmentele” care au rezultat în urma coliziunii. În acest experiment, nucleele radioactive de beriliu-14 , beriliu-15 și litiu-11 au fost accelerate și s-au ciocnit cu o țintă de carbon . Cele mai bune rezultate au fost obținute cu beriliu-14. Haloul al acestui izotop de beriliu constă dintr-un grup de patru neutroni, care este ușor separat de nucleul de beriliu la ciocnirea cu un nucleu de carbon. Echipa lui Marquez a dezvoltat o tehnică nouă și originală pentru detectarea grupurilor legate de neutroni [2] .
Modelele nucleare moderne sugerează că o coliziune de beriliu-14 și carbon ar trebui să producă un nucleu de beriliu-10 și patru neutroni liberi , dar semnalul obținut în urma coliziunii a însemnat cel mai probabil prezența unui nucleu de beriliu-10 și a unui grup de mai mulți neutroni legați - probabil patru, atunci există un tetraneutron.
O analiză ulterioară a metodei de detectare folosită de Marquez a arătat că cel puțin o parte din analiza sa a observațiilor obținute a fost incorectă [3] . Încercările de a reproduce aceste observații prin diferite alte metode nu au reușit niciodată să detecteze grupuri legate de neutroni [4] .
Dacă în viitor este posibil să se confirme experimental existența tetraneutronilor stabili , atunci va fi necesară revizuirea modelelor existente ale nucleului atomic. Bertulani și Zelevinsky [5] au încercat să construiască un model al tetraneutronului ca o moleculă constând din doi dineutroni , dar au ajuns la concluzia că acest lucru este imposibil. Alte încercări de a găsi interacțiuni care ar putea promova formarea grupurilor multineutroni s-au dovedit a fi, de asemenea, nereușite [6] [7] [8] .
Nu pare posibil să se schimbe Hamiltonienii nucleari moderni pentru a lega tetraneutronul fără a distruge numeroase alte predicții de succes ale acestor Hamiltonieni. Aceasta înseamnă că, dacă se confirmă declarațiile recente despre datele experimentale privind tetraneutronul legat, atunci vor trebui făcute schimbări semnificative în înțelegerea noastră a forțelor nucleare.
— S. Pieper [9]În 2016, fizicienii de la Institutul Japonez de Cercetări Fizice și Chimice (RIKEN) au făcut o declarație despre prezența unui candidat pentru tetraneutroni. Energia particulelor conform calculelor este aproximativ egală cu 0,83 M eV . Rezonanța este detectată în timpul observațiilor produselor de dezintegrare a izotopului heliu-8 de înaltă energie [10] [11] [12] .
În același 2016, un grup de teoreticieni din Rusia ( SINP MGU , TOGU ), SUA ( Iowa State University , Livermore National Laboratory ) și Germania ( Technical University Darmstadt ) au demonstrat prin simulare numerică existența unei rezonanțe într-un sistem de patru neutroni corespunzători particulei detectate. Energia de rezonanță a fost de 0,8 MeV și lățimea sa a fost de 1,4 MeV . Durata de viață a particulei a fost estimată la 5⋅10 −22 s [13] [14] .
În 2021, un grup de la Universitatea Tehnică din München, ciocnind atomi de litiu-7, a găsit semne preliminare ale existenței unei stări legate de patru neutroni cu o durată de viață estimată de câteva minute, similară cu durata de viață a unui neutron liber [15] [16] .
În 2022, înapoi la RIKEN, a tras un fascicul de atomi de heliu-8 către o țintă bogată în protoni, ceea ce a făcut ca o particulă alfa să fie ejectată în direcția opusă și a lăsat patru neutroni într-un cadru de referință în mișcare. Energia lipsă a fost folosită pentru a obține semnătura unui sistem cu patru neutroni cu o durată de viață de aproximativ 3,8 × 10 −22 s [17] [18] [19] .