日本的物理學家找到不可能的粒子(組圖)

日本的物理學家找到不可能存在的粒子。(網路圖片)

日本科學家表示，他們已經發現了證據確認四中子粒子(Tetraneutron)的存在：由四個中子而無質子組成的粒子，理論上被視為是不可能存在的。

四中子粒子

近日，日本科學家們發現了最有說服力的證據界定四中子粒子：這是一個具有四個中子但沒有質子的粒子，我們理應不會在物理學上看到的東西。這一證據增加了這種假設粒子存在的可能性。

理論上來說，單獨中子的不穩定性使這種粒子是不可能存在的。事實上，一篇1965年的論文原先得出的結論是：沒有證據顯示可以確認四中子粒子的存在。許多不同的研究報告隨之出現，報告了傳說中的粒子實驗觀測。然而到目前為止，我們並有沒有確鑿的證據。

法國Ganil大型重離子加速器的理論物理學家Francisco-Miguel Marqués最近嘗試借由鈹和鋰核子解體來觀察粒子。

現在看來，這個「不可能」是不足以阻止日本的研究人員們從最近進行的實驗裡看到粒子的記號。或者，至少這是他們認為他們的實驗所揭示的結果。

法國國家科學研究中心的核子理論學家Peter Schuck告訴科學新聞網站，如果能得到證實，「這將是一件轟動的事情。」最終，當（且如果）其結果被各自獨立地其他團隊所複製，這就確認了難以捉摸的四中子粒子的存在，擔保我們對核力的理解將發生嚴重的變化。

由四個中子而無質子組成的粒子，理論上被視為是不可能存在的。(網路圖片)

發現不可能存在粒子

去年Gizmodo的一篇文章裡，EstherInglis-Arkell說明瞭四個中子存在於一個粒子的不可能性，他說：「包利不相容原理（Pauli exclusion principle）說明瞭在同一系統中粒子不可能位於同一個量子態。因此，即使兩個中子理應不能夠結合在一起，更不用說四個。」

「然而，四個中子在高速下粉碎成一個碳原子，然後完全同時到達在一個探測器上完全相同的地方，幾乎是不可能的想法，一個基本的物理學原理需要進行修改。」

唯有現在，任何人能複製Marqués團隊的結果。東京大學科學研究所的科學家們還用鈹粒子以產生四中子粒子狀態。這是透過在液態氦中發射出一束氦核而成的。碰撞導致四個中子消失不見。這種消失不見的情況僅於粒子衰變的形式再次出現前持續了一萬億分的十億分之一秒的時間。

日本的物理學家之一Susumu Shimoura做了觀察，告訴亞洲科學家雜誌的Shern Ren Tee說：「每當這些第二次碰撞中檢測到一對α粒子，簡單的計數決定了四個中子必須被留下，但是他們是被相互束縛作為一個單一的粒子，或者他們只是在不同方向飛行的殘餘物？「

Shimoura和他的團隊測量了在反應中的粒子脫離的能量，得出的結論是，沒有足夠的能量來推動中子消失。

Tee報導：「這證實了留下的四個中子確實被束縛成一個四中子粒子的粒子。」

那麼，現在發生了什麼事？其他的團隊紛紛仿效Shimoura團隊的方法而得出相同的結果。如果一個獨立的研究得出同樣的結果，這在核子物理學裡將會是一個非常令人振奮的時刻。