El tetra-neutrón
Un experimento demuestra la existencia de una partícula de cuatro neutrones que se buscaba desde hace tiempo
Aunque todos los núcleos atómicos, excepto el hidrógeno, están compuestos por protones y neutrones, los físicos llevan más de medio siglo buscando una partícula formada por dos, tres o cuatro neutrones. Los experimentos realizados por un equipo de físicos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) en el laboratorio acelerador del campus de investigación de Garching indican ahora que es posible que exista una partícula compuesta por cuatro neutrones ligados.
En el acelerador tándem Van de Graaff del laboratorio Maier-Leibnitz del campus de investigación de Garching se bombardeó un blanco de litio-7 con núcleos atómicos de litio-7, que fueron acelerados a alrededor del doce por ciento de la velocidad de la luz. Todos los resultados de las mediciones indican que se formó carbono-10 y el buscado tetroneutrón. - Representación esquemática de la reacción nuclear.
Mahmoud Mahgoub / TUM
Aunque los físicos nucleares están de acuerdo en que no hay sistemas en el universo compuestos únicamente por protones, llevan más de 50 años buscando partículas compuestas por dos, tres o cuatro neutrones.
Si existiera una partícula de este tipo, habría que replantearse partes de la teoría de la interacción fuerte. Además, estudiar estas partículas con más detalle podría ayudarnos a entender mejor las propiedades de las estrellas de neutrones.
"La interacción fuerte es, literalmente, la fuerza que mantiene unido al mundo en su núcleo. Los átomos más pesados que el hidrógeno serían impensables sin ella", afirma el Dr. Thomas Faestermann, que dirigió los experimentos.
Ahora todo apunta a que precisamente este tipo de partículas se crearon en uno de los últimos experimentos realizados en el acelerador de partículas en tándem Van de Graaff, ya clausurado, en el campus de investigación de Garching.
La larga búsqueda del tetra-neutrón
Hace ya 20 años, un grupo de investigación francés publicó unas mediciones que interpretaron como la firma del buscado tetroneutrón. Sin embargo, trabajos posteriores de otros grupos demostraron que la metodología empleada no podía probar la existencia de un tetroneutrón.
En 2016, un grupo de Japón intentó producir tetroneutrones a partir de helio-4 bombardeándolo con un haz de partículas radiactivas de helio-8. Esta reacción debería producir berilio-8. De hecho, pudieron detectar cuatro de estos átomos. A partir de los resultados de sus mediciones, los investigadores llegaron a la conclusión de que el tetra-neutrón no estaba unido y se descomponía rápidamente en cuatro neutrones.
En sus experimentos, Faestermann y su equipo bombardearon un blanco de litio-7 con partículas de litio-7 aceleradas a un 12% de la velocidad de la luz. Además del tetra-neutrón, esto debería producir carbono-10. Y efectivamente, los físicos consiguieron detectar esta especie. Una repetición confirmó el resultado.
Pruebas circunstanciales
Los resultados de las mediciones del equipo coincidían con la firma que se esperaría del carbono-10 en su primer estado de excitación y un tetra-neutrón unido por 0,42 megaelectronvoltios (MeV). Según las mediciones, el tetra-neutrón sería aproximadamente tan estable como el propio neutrón. Luego se desintegraría por desintegración beta con una vida media de 450 segundos. "Para nosotros, ésta es la única explicación físicamente plausible de los valores medidos en todos los aspectos", explica el Dr. Thomas Faestermann.
Con sus mediciones, el equipo alcanza una certeza de más del 99,7 por ciento, es decir, 3 sigmas. Pero en física, la existencia de una partícula sólo se considera probada de forma concluyente cuando se alcanza una certeza de 5 sigma. Así pues, los investigadores esperan ahora con impaciencia una confirmación independiente.
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