과학계 내에서 오랫동안 논쟁이 되어온 4개의 중성자 시스템인 입자 안정 사중성자의 가능한 방출 속도가 Tokyo Tech의 연구원들에 의해 조사되었습니다. 그들은 열 핵분열로 인한 사중성자 방출을 조사했습니다. 235U 샘플을 조사하여 88SrCO3 연구용 원자로에서 γ선 분광학을 통해 분석합니다.
테트라중성자(Tetraneutron)는 4개의 중성자로 구성된 파악하기 어려운 원자핵으로, 그 존재 여부는 과학자들 사이에서 많은 논란을 불러일으켰습니다. 이는 주로 중성자로만 구성된 시스템에 대한 지식이 부족하기 때문에 발생합니다. 왜냐하면 대부분의 원자핵은 일반적으로 양성자와 중성자의 조합으로 만들어지기 때문입니다. 과학자들은 사중성자에 대한 실험적 관찰이 원자핵의 새로운 특성을 탐구하고 오래된 질문인 전하 중성 다중 중성자 시스템이 존재할 수 있는가에 대한 답을 찾는 열쇠가 될 수 있다고 믿습니다.
최근 두 가지 실험 연구에서는 구속 상태와 공명 상태(시간이 지나면서 붕괴하지만 실험적으로 감지할 수 있을 만큼 오래 지속되는 상태)에서 사중성자가 존재한다고 보고했습니다. 그러나 이론적 연구에 따르면 중성자 사이의 상호 작용이 2체 또는 3체 핵력에 대한 우리의 공통된 이해에 의해 좌우된다면 사중성자는 속박 상태로 존재하지 않을 것입니다.
흥미를 느낀 도쿄 연구소의 후지오카 히로유키 부교수가 이끄는 연구팀은 Technology 결합된 사중성자 방출의 타당성을 조사하기 시작했습니다. 최근에 발표된 연구에서 물리적 검토 C, 팀은 열 중성자 유도 핵분열을 통해 입자 안정 사중성자의 가능한 방출 속도를 탐구했습니다. 235원자로의 U(우라늄-235).
“우리는 이전 문헌에서 지배적인 열 핵분열 과정이 235U는 이분법으로, 평균 2.4개의 중성자와 함께 0.2개의 무거운 핵 조각을 방출합니다. 그러나 가벼운 핵 조각이 방출되는 삼원 핵분열 가능성은 XNUMX%입니다. 따라서 우리는 가정적으로 결합된 사중성자가 우라늄 핵분열에서 삼원 입자일 수 있다는 가정하에 실험을 위해 이 경로를 선택했습니다.”라고 Fujioka 박사는 설명합니다.
연구팀은 선택된 샘플의 미량 원소에 방사선을 조사하고 열 중성자를 포착하여 활성화하는 잘 알려진 기기 중성자 활성화 분석 방법을 채택했습니다. 이 연구를 위해, 88SrCO3 를 표적 샘플로 선택하여 연구용 원자로에서 5MW의 화력으로 XNUMX시간 동안 조사했습니다. 연구팀은 또한 조사된 샘플에 대해 γ선 분광학을 수행하여 가능한 사중성자 방출에 해당하는 신호를 감지했습니다.
XNUMXD덴탈의 88Sr 핵은 다음으로 변환될 것으로 예상되었습니다. 91Q 값(에너지 단위로 표현된 반응의 초기 상태와 최종 상태 사이의 질량 변화)이 20 MeV에서 사중성자의 결합 에너지를 뺀 Sr입니다. 부터 91Sr은 불안정하며 방사성 붕괴에 따른 γ선 방출은 입자에 안정한 사중성자의 방출을 나타냅니다.
조사된 물질에 대한 γ선 분광학 결과 88그러나 Sr 샘플에서는 의 형성에 해당하는 광피크가 전혀 나타나지 않았습니다. 91Sr. 이를 토대로 연구팀은 입자에 안정한 사중성자가 존재한다면 그 방출 속도는 8×10보다 낮을 수 있다고 추정했습니다.-7 95% 신뢰수준에서 핵분열당. 그들은 또한 샘플의 순도를 높이고 실험의 민감도를 높이면 사중성자에서 발생하는 미묘한 신호를 감지하는 데 도움이 될 수 있다고 제안했습니다.
Fujioka 박사는 이렇게 말합니다. “우리 연구는 방사성 화학의 기기 중성자 활성화 방법이 핵물리학의 미해결 문제를 해결하는 데 적용될 수 있음을 보여주었습니다. 우리는 파악하기 어려운 전하 중립 시스템을 찾기 위해 감도를 더욱 향상시킬 것입니다.”
연구팀은 결합된 사중성자를 탐지할 수 없었지만 그들의 연구는 파악하기 어려운 사중성자와 기타 시스템에 대한 향후 연구를 위한 견고한 틀을 마련했습니다.