En tetraneutron är en hypotetisk stabil (eller relativt långlivad) partikel som består av fyra neutroner . Enligt de teorier om kärnfysik som allmänt accepterades i början av 2000-talet är sannolikheten för existensen av en sådan partikel försumbar [1] ; å andra sidan finns det experimentella data (även om de inte är helt bekräftade) som kan fungera som en indikation på förekomsten av en tetraneutron - experimentet av Francisco-Miguel Marquez och hans kollegor vid Large National Heavy Ion Accelerator ( franska : Grand accélérateur national d'ions lourds - GANIL ) i Caen 2001, som använde en ny metod för att upptäcka sönderfallet av beryllium- och litiumkärnor [2] . Försök från andra forskare att upprepa resultatet av Marquez slutade utan framgång, men 2016 erhölls indikationer på förekomsten av en tetraneutron av en annan grupp forskare under experiment med en annan metod .
Som med många partikelacceleratorexperiment accelererade Marquez team strålar av atomkärnor mot ett stationärt mål och undersökte "fragmenten" som blev resultatet av kollisionen. I detta experiment accelererades radioaktiva kärnor av beryllium-14 , beryllium-15 och litium-11 och kolliderade med ett kolmål . Bäst resultat uppnåddes med beryllium-14. Halo av denna isotop av beryllium består av en grupp av fyra neutroner, som lätt separeras från berylliumkärnan vid kollision med en kolkärna. Marquez team har utvecklat en ny och originell teknik för att detektera bundna grupper av neutroner [2] .
Moderna kärntekniska modeller tyder på att en beryllium-14- och kolkollision skulle producera en beryllium-10-kärna och fyra fria neutroner , men signalen som erhölls från kollisionen innebar troligen närvaron av en beryllium-10-kärna och en grupp av flera bundna neutroner - förmodligen fyra, så finns det en tetraneutron.
En efterföljande analys av detektionsmetoden som användes av Marquez visade att åtminstone en del av hans analys av de observationer som erhölls var felaktig [3] . Försök att reproducera dessa observationer med olika andra metoder har aldrig kunnat upptäcka några bundna grupper av neutroner [4] .
Om det i framtiden är möjligt att experimentellt bekräfta existensen av stabila tetraneutroner, kommer det att vara nödvändigt att revidera de befintliga modellerna av atomkärnan. Bertulani och Zelevinsky [5] försökte bygga en modell av tetraneutronen som en molekyl bestående av två dineutroner , men kom till slutsatsen att detta var omöjligt. Andra försök att hitta interaktioner som kunde främja bildandet av multineutrongrupper visade sig också misslyckas [6] [7] [8] .
Det verkar inte vara möjligt att ändra moderna nukleära Hamiltonianer för att binda tetraneutronen utan att förstöra många andra framgångsrika förutsägelser om dessa Hamiltonianer. Detta innebär att om nya uttalanden om experimentella data om den bundna tetraneutronen bekräftas, måste betydande förändringar göras i vår förståelse av kärnkrafter.
— S. Pieper [9]2016 gjorde fysiker från det japanska institutet för fysikalisk och kemisk forskning (RIKEN) ett uttalande om närvaron av en kandidat för tetraneutroner. Partikelenergin enligt beräkningar är ungefär lika med 0,83 M eV . Resonansen detekteras under observationer av sönderfallsprodukterna från högenergi- helium-8 isotopen [10] [11] [12] .
Samma år 2016 visade en grupp teoretiker från Ryssland ( SINP MGU , TOGU ), USA ( Iowa State University , Livermore National Laboratory ) och Tyskland ( Technical University Darmstadt ) genom numerisk simulering förekomsten av en resonans i ett system med fyra neutroner som motsvarar den detekterade partikeln. Resonansenergin var 0,8 MeV och dess bredd var 1,4 MeV . Partikellivslängden uppskattades till 5⋅10 −22 s [ 13] [14] .
År 2021 fann en grupp från Münchens tekniska universitet, som kolliderade med litium-7-atomer, preliminära tecken på existensen av ett bundet tillstånd av fyra neutroner med en beräknad livslängd på flera minuter, liknande livslängden för en fri neutron [15] [16] .
År 2022, tillbaka på RIKEN, avfyrade han en stråle av helium-8-atomer mot ett mål rikt på protoner, vilket gjorde att en alfapartikel kastades ut i motsatt riktning och lämnade fyra neutroner i en rörlig referensram. Den saknade energin användes för att erhålla signaturen för ett fyra-neutronsystem med en livslängd på cirka 3,8 × 10 −22 s [17] [18] [19] .