科学界でその存在が長く議論されてきた4中性子系である粒子安定四中性子の放出率の可能性が、東工大の研究者らによって調査された。彼らは、熱核分裂からの四中性子の放出を調べました。 235のサンプルを照射することにより、U 88SrCO3 研究用原子炉内で、γ線分光法で分析します。
四中性子は 4 つの中性子から構成されるとらえどころのない原子核であり、その存在については科学者の間で激しく議論されています。これは主に、ほとんどの原子核は陽子と中性子の組み合わせで構成されているため、中性子のみで構成される系についての知識が不足していることに起因します。科学者たちは、四中性子の実験的観察が、原子核の新たな性質を探求し、古くからの疑問「電荷が中性の多中性子系は存在できるのか?」に答える鍵となる可能性があると信じている。
最近の 2 つの実験研究では、結合状態と共鳴状態 (時間の経過とともに崩壊するが、実験的に検出できるほど長く存続する状態) の四中性子の存在が報告されています。しかし、理論的研究は、中性子間の相互作用が 2 体または 3 体の核力に関する共通の理解によって支配される場合、四中性子は束縛状態では存在しないことを示しています。
興味をそそられたのは、東京大学の藤岡弘之准教授率いる研究者チームだ。 テクノロジー 彼らは結合四中性子放出の実現可能性を調査することに着手した。で発表された彼らの最近の研究では、 フィジカルレビューC、チームは、熱中性子誘起核分裂による粒子安定四中性子の放出速度の可能性を調査しました。 235原子炉内の U (ウラン 235)。
「私たちはこれまでの文献から、熱分裂プロセスが支配的であることを認識しています。 235U は二核分裂であり、平均 2.4 個の中性子とともに 0.2 個の重い核破片が放出されます。しかし、軽い核破片が放出される三元分裂が起こる確率は XNUMX% です。したがって、私たちは、仮説上の結合四中性子がウラン核分裂における三元粒子である可能性があるという仮定の下で、実験にこのルートを選択しました」と藤岡博士は説明します。
研究チームは、選択したサンプル中の微量元素を照射し、熱中性子の捕捉によって活性化する、よく知られた機器中性子放射化分析法を採用しました。この研究のために、 88SrCO3 がターゲットサンプルとして選択され、原子炉研究炉内で 5 MW の熱出力で XNUMX 時間照射されました。研究チームはまた、照射されたサンプルのγ線分光分析を実施し、四中性子の放出の可能性がある信号を検出した。
88Sr 原子核は、 9120 MeV マイナス四中性子の結合エネルギーの Q 値 (エネルギー単位で表される反応の初期状態と最終状態の間の質量変化) を持つ Sr。以来 91Sr は不安定であり、その放射性崩壊とそれに続く γ 線の放出は、粒子安定な四中性子の放出を示すと考えられます。
照射された物質のγ線分光結果 88しかし、Sr サンプルは、Sr の形成に対応する光ピークを示さなかった。 91これに基づいて、チームは、粒子安定四中性子が存在する場合、その放出率は 8 × 10 よりも低い可能性があると推定しました。-7 95% の信頼水準での核分裂あたり。彼らはまた、サンプルの純度を向上させ、実験の感度を高めることが、四中性子から生じる微妙な信号の検出に役立つ可能性があることを示唆しました。
藤岡博士は次のように述べています。「私たちの研究は、放射化学における機器中性子放射化法が核物理学における未解決の問題に対処するために適用できることを示しました。私たちはさらに感度を向上させ、とらえどころのない電荷中性の系を追求します。」
研究チームは結合四中性子を検出することはできなかったが、彼らの研究は、とらえどころのない四中性子やその他の同様のシステムに関する将来の研究のための強固な枠組みを築いた。