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四個中子能結合在一起,這是實體學的奇迹還是錯誤

作者:中科院實體所

原子核是由質子和中子組成的,它們通過強互相作用緊密地結合在一起。原子核的結構并不是簡單的,它們有不同的形狀、大小、自旋、激發态等。原子核的性質取決于質子和中子的排列方式,以及它們之間的互相作用。

實體學家用不同的模型來描述原子核的結構,比如液滴模型、殼層模型、集體模型等。這些模型都有各自的優點和局限,可以解釋一些實驗現象,但也有一些現象無法解釋。是以,原子核的結構仍然是一個有趣而複雜的研究領域。

在本文中,我要介紹的是一個關于原子核的非常奇特的現象,那就是四中子的存在。四中子是指由四個中子組成的粒子。你可能會問,四個中子怎麼能結合在一起呢?這不是違背了實體學的基本原理嗎?這個問題很好,讓我們來看看實體學家是怎麼回答的。

一、四中子的理論

四中子的理論可以追溯到20世紀30年代,當時實體學家發現了中子,并開始研究中子和原子核的互相作用。

他們發現,中子可以被原子核吸收,進而使原子核裂變成兩個或多個較小的原子核。這些過程都會釋放出大量的能量,這就是核能的來源。實體學家還發現,中子之間也有互相作用,但這種互相作用很弱,隻有在中子之間的距離很小的時候才能顯現出來。

實體學家很快就開始思考,是否存在由多個中子組成的粒子,比如二中子、三中子、四中子等。他們用數學和實體的方法來計算這些粒子的可能性,發現二中子和三中子是不穩定的,它們會很快地衰變成一個中子和一個質子,或者兩個中子和一個氦核。

但是,他們發現四中子有一定的穩定性,它可以存在一段時間,然後再衰變成其他粒子。這是因為四中子的結構有一種特殊的對稱性,使得它的能量比其他組合方式要低一些。這種對稱性被稱為Wigner超多重态,它是一種量子力學的現象,我們在這裡就不詳細解釋了。

實體學家對四中子的理論感到很興奮,他們希望能在實驗中觀察到四中子的存在。他們想出了一些可能的産生四中子的方式,比如用高能粒子轟擊原子核,或者用中子源照射原子核,或者用原子核裂變的過程産生四中子。

他們用各種儀器來探測四中子的信号,比如雲室、閃爍計數器、氣體探測器等。但是,他們都沒有成功,他們沒有發現任何四中子的迹象。

這讓他們感到很失望,也讓他們懷疑四中子的理論是否正确。他們開始修改他們的理論,考慮一些其他的因素,比如四中子的衰變方式、衰變時間、衰變産物等。他們還嘗試用不同的模型來描述四中子的結構,比如玻色子模型、費米子模型、分子模型等。但是,這些努力都沒有帶來突破性的結果,四中子仍然是一個謎。

二、四中子的實驗

四中子的理論和實驗一直持續到了21世紀,實體學家并沒有放棄對四中子的探索。他們用更先進的技術和裝置來進行實驗,比如加速器、探測器、計算機等。他們還用更精确的方法來分析實驗資料,比如蒙特卡羅模拟、貝葉斯統計、機器學習等。他們希望能找到一些新的線索,或證明或否定四中子的存在。

在這些實驗中,有一個實驗引起了很多人的注意,那就是在2023年由日本的富士岡等人進行的實驗:他們用一個核反應堆來産生熱中子,然後用這些中子來轟擊一個鈾235的靶。

他們的目的是觀察鈾235的裂變過程,看看是否有四中子的産生。他們用一個锶88的探測器來探測四中子的信号,因為锶88可以通過四中子誘發的反應變成锶91,而锶91會通過β衰變發出γ射線。他們認為,如果能在探測器中觀察到锶91的γ射線,那麼就說明有四中子的存在。

實驗結果令人驚訝,他們在探測器中觀察到了锶91的γ射線,而且這些γ射線的強度和能量與四中子的理論預測相符。他們認為,這些結果表明,他們觀察到了粒子穩定的四中子。

三、四中子的争議

富士岡等人的實驗結果雖然令人興奮,但也引起了很多的争議。他們的實驗結果與之前的實驗結果有很大的差異,而且他們的實驗方法和分析方法也受到了一些批評。

一些實體學家認為,他們的實驗結果可能是由于其他因素造成的,比如背景噪聲、探測器效率、資料處理錯誤等。他們要求富士岡等人提供更多的細節和證據,或者重複他們的實驗,以驗證他們的結論。

另一些實體學家認為,富士岡等人的實驗結果可能是真實的,但是他們的理論解釋是錯誤的。他們認為,四中子不是一種粒子穩定的粒子,而是一種短暫的共振态,也就是說,四中子是一種存在時間很短的激發态,它可以通過一些特殊的反應産生,但是很快就會衰變成其他粒子。

他們認為,富士岡等人觀察到的锶91的γ射線,不是由于四中子誘發的反應,而是由于其他的反應,比如三中子誘發的反應,或者兩個二中子誘發的反應。他們用不同的模型和參數來計算這些反應的可能性,發現它們與實驗資料相符。

還有一些實體學家認為,富士岡等人的實驗結果和理論解釋都是正确的,但是他們的理論需要進一步的發展和完善。

他們認為,四中子是一種新的核實體現象,它揭示了核力的一些新的特征和規律;四中子的存在和穩定性,可能與一些新的實體機制有關,比如量子色動力學、超對稱性、超弦理論等。他們用這些理論來嘗試解釋四中子的性質,可以發現許多有趣的預測和結果。

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來源:萬象經驗

編輯:紫竹與

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