Un tetraneutrón es una partícula hipotéticamente estable (o de vida relativamente larga) que consta de cuatro neutrones . Según las teorías de la física nuclear generalmente aceptadas a principios del siglo XXI, la probabilidad de la existencia de tal partícula es despreciable [1] ; por otro lado, hay datos experimentales (aunque no totalmente confirmados) que pueden servir como indicio de la existencia de un tetraneutrón: el experimento de Francisco-Miguel Márquez y sus colegas en el Gran Acelerador Nacional de Iones Pesados ( francés : Grand accélérateur national d'ions lourds - GANIL ) en Caen en 2001, que utilizó un nuevo método para detectar la descomposición de los núcleos de berilio y litio [2] . Los intentos de otros científicos de repetir el resultado de Márquez terminaron sin éxito, pero en 2016, otro grupo de investigadores obtuvo indicios de la existencia de un tetraneutrón durante experimentos utilizando un método diferente .
Al igual que con muchos experimentos con aceleradores de partículas , el equipo de Márquez aceleró haces de núcleos atómicos hacia un objetivo estacionario y examinó los "fragmentos" que resultaron de la colisión. En este experimento, los núcleos radiactivos de berilio-14 , berilio-15 y litio-11 se aceleraron y chocaron con un objetivo de carbono . Los mejores resultados se lograron con berilio-14. El halo de este isótopo de berilio consiste en un grupo de cuatro neutrones, que se separa fácilmente del núcleo de berilio al chocar con un núcleo de carbono. El equipo de Márquez ha desarrollado una técnica nueva y original para detectar grupos de neutrones unidos [2] .
Los modelos nucleares modernos sugieren que una colisión de berilio-14 y carbono debería producir un núcleo de berilio-10 y cuatro neutrones libres , pero la señal obtenida de la colisión probablemente significaba la presencia de un núcleo de berilio-10 y un grupo de varios neutrones unidos . probablemente cuatro, entonces hay un tetraneutrón.
Un análisis posterior del método de detección utilizado por Márquez mostró que al menos una parte de su análisis de las observaciones obtenidas era incorrecta [3] . Los intentos de reproducir estas observaciones por varios otros métodos nunca han sido capaces de detectar ningún grupo unido de neutrones [4] .
Si en el futuro es posible confirmar experimentalmente la existencia de tetraneutrones estables , será necesario revisar los modelos existentes del núcleo atómico. Bertulani y Zelevinsky [5] intentaron construir un modelo del tetraneutrón como una molécula formada por dos dineutrones , pero llegaron a la conclusión de que esto era imposible. Otros intentos de encontrar interacciones que pudieran promover la formación de grupos de multineutrones también fracasaron [6] [7] [8] .
No parece posible cambiar los hamiltonianos nucleares modernos para unir el tetraneutrón sin destruir muchas otras predicciones exitosas de estos hamiltonianos. Esto significa que si se confirman las afirmaciones recientes sobre los datos experimentales del tetraneutrón unido, habrá que hacer cambios significativos en nuestra comprensión de las fuerzas nucleares.
— S. Pieper [9]En 2016, físicos del Instituto Japonés de Investigación Física y Química (RIKEN) hicieron una declaración sobre la presencia de un candidato a tetraneutrones. La energía de las partículas según los cálculos es aproximadamente igual a 0,83 M eV . La resonancia se detecta durante las observaciones de los productos de desintegración del isótopo helio-8 de alta energía [10] [11] [12] .
En el mismo 2016, un grupo de teóricos de Rusia ( SINP MGU , TOGU ), EE. UU. ( Universidad Estatal de Iowa , Laboratorio Nacional de Livermore ) y Alemania ( Universidad Técnica de Darmstadt ) demostraron mediante simulación numérica la existencia de una resonancia en un sistema de cuatro neutrones correspondientes a la partícula detectada. La energía de resonancia fue de 0,8 MeV y su ancho de 1,4 MeV . La vida útil de la partícula se estimó en 5⋅10 −22 s [13] [14] .
En 2021, un grupo de la Universidad Técnica de Munich, al colisionar átomos de litio-7, encontró signos preliminares de la existencia de un estado ligado de cuatro neutrones con una vida útil estimada de varios minutos, similar a la vida útil de un neutrón libre [15] [16] .
En 2022, de vuelta en RIKEN, disparó un haz de átomos de helio-8 a un objetivo rico en protones, lo que provocó que una partícula alfa fuera expulsada en la dirección opuesta y dejó cuatro neutrones en un marco de referencia en movimiento. La energía faltante se utilizó para obtener la firma de un sistema de cuatro neutrones con una vida útil de aproximadamente 3,8 × 10 −22 s [17] [18] [19] .