Iowa State University’den araştırmacılar, daha önce varlığının olası olmadığı düşünülen bir atom altı yapının varlığını gösterdiler. Fizik ve astronomi profesörü James Vary ile bilim insanı Andrey Shirokov’un öncülüğünde, uluslararası araştırmacılarla beraber yürütülen çalışmada geliştirilen süperbilgisayar simülasyonu, yüksüz atom altı parçacıklar olan nötronların dörtlü yarı-kararlı yapısının çözümlenmesi konusunda yeni bir yol açtı.

Nötronlar, kendi başlarına oldukça kararsızdır ve 10 dakika gibi bir süre içerisinde pozitif yüklü atom altı parçacıklar olan protonlara dönüşür. 2 ya da 3 nötron, birlikte kararlı bir yapı oluşturmaz. Fakat bu çalışmada kullanılan bilgisayar simülasyonlarıyla, dört nötronun bir aradayken bozulmadan önce bir süreliğine rezonans yapı oluşturabildiği gösterildi.

Tetranötron yapısının ömrü yalnızca 5x10^(-22) saniye, yani nanosaniyenin milyarda biridir. Bu süre size oldukça kısa gibi görünebilir fakat bunun bilim insanlarının üzerine çalışma yürütmeleri için oldukça kayda değer bir süre olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü bu süre, nötronlar arasındaki güçlü kuvvetlerin keşfi için yeni bir yol sağlıyor.

Elde edilen bulgular, tamamen yeni bir araştırma çizgisinin önünü açıyor. Bu bulgular sonrasında yürütülecek araştırmalarla, 2-nötron ve 3-nötron sistemlerinin daha önce keşfedilmemiş özellikleri de dahil olmak üzere, nötronlar arası kuvvetlerin anlaşılması mümkün olabilir. Tetranötron yapısını gösteren gelişmiş simülasyonlar, bu yılın başlarında Japonya’da ulaşılan ilk gözlemsel delilleri de kuvvetlendiriyor.

Tetranötron yapısı, yaklaşık 40 yıldır varlığını destekleyen oldukça küçük deliller ile araştırılıyor. Simülasyonlardaki hesaplamalar üzerinden tahmin edilen özellikler, Japonya’da yapılan deneyde gözlemlenen özelliklerle tutarlılık gösteriyor.

Japonya’daki araştırmacılar, 4 ekstra nötronu olan Helyum-8 atomu ile normal Helyum-4 atomunu çarpıştırmışlardı. Bu çarpışma sonucunda, Helyum-8 atomu, diğer bir Helyum-4 atomuna ve rezonans fazındaki tetranötrona bozundu. Tetranötron yapısı, oldukça kısa bir süre sonrasında bozunarak dört tekil nötronu oluşturdu. Japonya’daki bu deney ve yeni geliştirilen simülasyonun verilerinin örtüşmesi, tetranötron karakteristiklerinin hassas bir şekilde öğrenilmesi açısından oldukça önemli.

Tetranötronun varlığı, bilinen çekirdekleri ve izotoplarını içeren nüklit tablosuna yeni bir girdi ve boşluk ekliyor. Elementlerin kimyasal özelliklerine göre sınıflandırıldığı periyodik tablo gibi, elementler ve izotopları, nüklit tablosunda radyoaktif özelliklerine göre sınıflandırılıyor.

Bilinen başka tek nötron yapısı, nötron yıldızıdır. Küçük fakat yoğun yıldızlar olan nötron yıldızlarının, neredeyse tamamen nötronlardan oluştuğu düşünülüyor. Bu yıldızlar, yaklaşık olarak 7 mil yarıçapında fakat Güneş’e yakın bir ağırlıktadır. Ayrıca, nötron yıldızları, 10^57 nötron yapısındadır. Yeni yapılacak araştırmalarla da kararlı rezonans yapı oluşturabilecek başka nötron yapılarının olup olmadığı çözümlenebilir.

---

İlgili Makale: A. M. Shirokov, G. Papadimitriou, A. I. Mazur, I. A. Mazur, R. Roth, J. P. Vary. Prediction for a Four-Neutron Resonance. Physical Review Letters, 2016; 117 (18) DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.182502

Kaynak: ISU physicists help demonstrate existence of new subatomic structure, Iowa State University Retrieved from https://las.iastate.edu/isu-physicists-help-demonstrate-existence-of-new-subatomic-structure

---