Unha das procuras continuas dende hai seis décadas en física nuclear foi saber se existen sistemas case-ligados formados unicamente por neutróns. Para manter un núcleo ligado, a materia visible necesita de protóns e neutróns. Agás as estrelas de neutróns, que están compostas exclusivamente por neutróns, nunca fora posible identificar sistemas ligados multineutrónicos.
Con todo, un novo traballo publicado en Nature, no que participaron as investigadores do Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) Dolores Cortina Gil e Beatriz Fernández Domínguez anuncia a primeira observación dun estado da materia exótica formado por só catro neutróns: o tetraneutrón. Os resultados presentáronse en primicia a semana pasada no congreso internacional DREB2022 organizado polo IGFAE, centro mixto da Universidade de Santiago de Compostela (USC) e da Xunta de Galicia.
Un experimento clave
Este descubrimento é clave para entender como funciona a forza nuclear que permite aos nucleóns (os protóns e neutróns) manterse unidos no interior do núcleo atómico. Tamén é fundamental para entender a estrutura e composición das estrelas de neutróns. Nestes corpos os neutróns están ligados pola extrema forza gravitatoria do seu interior: concentran unha masa un pouco maior á do Sol nun radio de apenas 10 quilómetros. Son ultra compactos e densos.
O experimento realizouno unha colaboración internacional na instalación RIBF (Radioactive Ion Beam Factory) en RIKEN (Xapón) e considérase un dos resultados da fase previa do experimento R3B (do inglés, Reaccións con Feixes Relativistas Radioactivos). “Para producir este novo estado de materia fíxose interaccionar un feixe de núcleos dun isótopo exótico do helio, o helio-8, acelerado a enerxías relativistas ‒a velocidades próximas ás da luz‒ contra un branco de hidróxeno líquido”, explica Dolores Cortina, unha das autoras do artigo, catedrática da USC e coordinadora do experimento R3B. “Tras a reacción, o núcleo de helio-8 fragméntase nunha partícula alfa e 4 neutróns. A partir dese momento a forza nuclear permite a interacción entre estes neutróns, dando lugar a este estado denominado tetraneutrón e que agora caracterizamos medindo con moita precisión a partícula alfa arrancada”.
“A medida permitirá dar un paso adiante na comprensión da forza nuclear e representa un reto á hora de poder explicala coas teorías ab-initio actuais”, sinala a investigadora do IGFAE que tamén asinou este traballo, Beatriz Fernández Domínguez. O próximo obxectivo será detectar directamente o sistema de catro neutróns e estudar eventuais correlacións entre eles. “Unha vez finalice a instalación de FAIR, un novo centro de investigación de física nuclear en Darmstadt (Alemaña), o experimento R3B permitirá confirmar estes resultados mediante a detección directa dos catro neutróns”, apunta Cortina.
Referencia: Observation of a correlated free four-neutron system (Publicado en Nature)
