एक चार-न्यूट्रॉन कण जिसे टेट्रान्यूट्रॉन कहा जाता है, जो बहुत संक्षेप में "प्रतिध्वनि" के रूप में बनता है, जापान में शोधकर्ताओं द्वारा देखा गया है जो प्रोटॉन के साथ अत्यधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध नाभिक से टकराते हैं। यह पता 5σ से अधिक के सांख्यिकीय महत्व पर लगाया गया था, जो इसे कण भौतिकी में एक खोज की दहलीज पर रखता है। यह निर्णायक रूप से लंबे समय से चले आ रहे सवाल का जवाब देता है कि क्या अनावेशित परमाणु पदार्थ मौजूद हो सकता है या नहीं, और यह अधिक विदेशी - और संभावित रूप से लंबे समय तक जीवित रहने वाले - तटस्थ कणों की खोज को प्रेरित करेगा।
मुक्त न्यूट्रॉन लगभग 15 मिनट में कमजोर अंतःक्रिया के माध्यम से प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो में क्षय हो जाते हैं। हालाँकि, बाध्य प्रणालियों में न्यूट्रॉन कुछ शर्तों के तहत क्षय नहीं होंगे। उदाहरण के लिए, परमाणु नाभिक में, न्यूट्रॉन को मजबूत परमाणु बल द्वारा स्थिर रखा जाता है। न्यूट्रॉन तारे अपने घटक न्यूट्रॉन पर तीव्र गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण भी स्थिर होते हैं। परिणामस्वरूप, भौतिक विज्ञानी दशकों से आश्चर्यचकित हैं कि क्या केवल न्यूट्रॉन से बने नाभिक जैसे कण अस्तित्व में रह सकते हैं, भले ही क्षणभंगुर रूप से।
ऐसा सबसे सरल कण डाइन्यूट्रॉन होगा - जिसमें दो न्यूट्रॉन शामिल होंगे - लेकिन गणना से पता चलता है कि यह बाध्य नहीं होगा। हालाँकि, डाइन्यूट्रॉन निर्माण के साथ केवल मामूली संभावित ऊर्जा लाभ जुड़ा हुआ है। इसने भौतिकविदों को ट्राइन्यूट्रॉन और टेट्रान्यूट्रॉन जैसे अधिक जटिल कणों की खोज करने के लिए प्रोत्साहित किया है, खासकर जब से रेडियोधर्मी आयन किरणों के साथ लक्ष्य पर बमबारी करने की तकनीक 20 वीं शताब्दी के अंत में विकसित की गई थी। 2002 में, फ्रांस और अन्य जगहों के शोधकर्ताओं ने बेरिलियम-14 के टकराव में टेट्रान्यूट्रॉन के स्पष्ट हस्ताक्षर की सूचना दी। हालाँकि, बाद के कई सैद्धांतिक विश्लेषणों ने सुझाव दिया कि एक बंधे हुए टेट्रान्यूट्रॉन को समायोजित करने के लिए शोधकर्ताओं को भौतिकी के नियमों को इस तरह से संशोधित करना होगा जो उन्हें अच्छी तरह से स्थापित प्रयोगात्मक परिणामों के साथ असंगत बना देगा।
टूटे हुए झरने
हालाँकि, गणना ने इस संभावना को खुला छोड़ दिया कि एक मेटास्टेबल "गुंजयमान" टेट्रान्यूट्रॉन अवस्था मौजूद हो सकती है। ऐसी स्थितियाँ तब घटित होती हैं जब किसी कण में उसके अलग हुए घटकों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, लेकिन आकर्षक मजबूत परमाणु बल घटकों को अलग होने से क्षण भर के लिए रोकता है। जेम्स वैरी अमेरिका में आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी एक सादृश्य प्रस्तुत करती है: "मान लीजिए कि मेरे पास ये चार न्यूट्रॉन हैं, और प्रत्येक एक स्प्रिंग द्वारा एक दूसरे से जुड़ा हुआ है," वह बताते हैं; “चार कणों के लिए आपको कुल छह स्प्रिंग्स की आवश्यकता होती है। क्वांटम यांत्रिक रूप से वे हर जगह दोलन कर रहे हैं, और सिस्टम में संग्रहीत ऊर्जा वास्तव में सकारात्मक है। यदि स्प्रिंग्स टूट जाते हैं - जो अनायास हो सकता है - तो वे अलग हो जाते हैं - उन दोलनों में संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त कर देते हैं।
2016 में, शोधकर्ताओं ने रिकेन निशिना केंद्र जापान और अन्य जगहों पर हीलियम-8 की एक किरण - ज्ञात सबसे अधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध बाउंड आइसोटोप - हीलियम -4 लक्ष्य के साथ टकराने पर टेट्रान्यूट्रॉन जैसी गुंजयमान स्थिति के लिए अस्थायी साक्ष्य की सूचना दी गई। कभी-कभी, हीलियम-4 ने बेरिलियम-8 का उत्पादन करने और हीलियम-8 को टेट्रान्यूट्रॉन में परिवर्तित करने के लिए हीलियम-4 के साथ दो पियोन का आदान-प्रदान किया। बेरिलियम-8 नाभिक फिर दो और हीलियम-4 नाभिकों में विघटित हो गया जिनका पता लगाया गया और टेट्रान्यूट्रॉन की ऊर्जा के पुनर्निर्माण के लिए उपयोग किया गया। ये परिणाम टेट्रान्यूट्रॉन के अनुमानित गुणों के अनुरूप थे, हालाँकि, डेटा की मात्रा और सटीकता कम थी। स्टेफ़ानोस पास्कालिस यूके के यॉर्क विश्वविद्यालय के अधिकारी बताते हैं, "उस संकेत के आधार पर, जो कि चार गिनती का था, समुदाय का एक बड़ा हिस्सा टेट्रान्यूट्रॉन अनुनाद राज्य के अस्तित्व के बारे में संशय में रहा"।
अधिक सीधा दृष्टिकोण
नए शोध में, पास्कालिस और उनके सहयोगियों ने रिकेन निशिना सेंटर का उपयोग करते हुए अधिक प्रत्यक्ष दृष्टिकोण अपनाया। रेडियोधर्मी आयन बीम फैक्टरी हीलियम-8 को तरल हाइड्रोजन में डालना, जिससे प्रोटॉन से परमाणु बिखर जाएं। पास्कलिस बताते हैं, "हीलियम -8 में एक बहुत अच्छी तरह से परिभाषित अल्फा-कण (हीलियम -4) कोर है, और उसके बाद चार अन्य न्यूट्रॉन उड़ रहे हैं।" "अपने प्रोटॉन के साथ, हम अचानक इस अल्फा कण को हटा देते हैं, और फिर चार न्यूट्रॉन को एक ही कॉन्फ़िगरेशन में छोड़ देते हैं।"
शोधकर्ताओं ने आने वाले हीलियम-8, बिखरे हुए प्रोटॉन और हीलियम-4 नाभिक के संवेग को 422 संयोग जांचों में दर्ज किया और लुप्त ऊर्जा की साजिश रची। उन्होंने शून्य से ठीक ऊपर एक सुपरिभाषित शिखर देखा, जो लगभग 2 MeV से अनबाउंड एक कण का संकेत देता है। पास्कलिस कहते हैं, "इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह संकेत सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण है, और हमें इसे समझना चाहिए।"
जैसे-जैसे जर्मनी में काल्पनिक समूहों की झलक मिलती है, टेट्रान्यूट्रॉन के साक्ष्य बढ़ते जाते हैं
वैरी, जो शोध में शामिल नहीं थे, तीन कारणों से इस कार्य को "बहुत महत्वपूर्ण" बताते हैं; “इस [अवलोकन] में बहुत अच्छे आँकड़े हैं, और मेरे विचार से किसी खोज का दावा करना पूरी तरह से मान्य है। दूसरा यह है कि वे ऊर्जा को अच्छी सटीकता के साथ मापते हैं, और तीसरा यह है कि वे अनुनाद की चौड़ाई को मापते हैं - जो आपको जीवनकाल देता है। वे मात्राएँ हैं जिनकी सिद्धांत गणना कर सकता है और प्रयोग के साथ तुलना करने का प्रयास कर सकता है। उनका कहना है कि शोधकर्ता अब और भी अधिक विदेशी अवस्थाओं की तलाश करेंगे: “छह न्यूट्रॉन के बारे में क्या? आठ न्यूट्रॉन के बारे में क्या? क्या वे गुंजयमान अवस्थाएँ बना सकते हैं, या संभवतः लंबे समय तक रहने वाली बाध्य अवस्थाएँ भी बना सकते हैं जो कमजोर अंतःक्रिया के माध्यम से क्षय हो जाती हैं?
पास्कलिस का कहना है कि शोधकर्ता इसका पता लगाने की योजना बना रहे हैं, साथ ही वे पहले से ही पाए गए कण की संरचना की अधिक विस्तार से जांच कर रहे हैं।
में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.
