科学家用复杂的超级计算拟证明四中子结构存在

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据物理学家组织网日前报道，美国爱荷华州立大学的物理学和天文学教授詹姆斯·瓦瑞和访问学者安德烈·希罗科夫领导的国际科研团队，使用复杂的超级计算机模拟，证明了曾被认为不可能存在的、由四个中子组成的亚原子结构——四中子准稳定的存在。这一成果发表于最近一期的《物理评论快报》杂志上。


中子本身极不稳定，10分钟后就会变成带正电的质子，两个或三个中子在一起并不会形成一个稳定的结构。但最新模拟表明，四个中子一起能形成一个共振，这一结构在衰变前会稳定存在一段时间。
四中子的寿命仅为5×10-22秒，尽管这一时间看起来极为短暂，但足以让科学家们对其进行研究。瓦瑞说：“这将开启一个全新的研究领域。研究四中子将帮助我们理解中子间的强核力，包括探索不稳定的两中子和三中子系统的新特性。”
科学家已耗费40年时间来寻找四中子结构，迄今少有证据证明其存在。今年初，日本理化研究所放射性离子束工厂的研究人员称，他们观测到了四中子的信号，最新模拟中预测的四中子的属性，与日本科学家的观测属性相吻合。
在日本科学家的研究中，他们用一束氦-8（拥有4个中子的氦）与普通的氦-4原子对撞，结果氦-8分解成另一个氦-4和一个四中子。四中子短暂存在后分崩离析，成为单独的4个中子。
瓦瑞说：“我们知道，还有其他先进的设施正准备进行同样研究，目标是获得四中子的精确属性，我们的模拟结果或能为这些研究指明方向。”
目前，其他唯一已知的中子结构是中子星。科学家认为，这种小而致密的恒星完全由中子组成。这些中子星的直径或许只有7英里，但质量与太阳相当。研究人员希望继续探索是否还有其他数量的中子也能形成稳定的共振。