Kemungkinan kadar pelepasan tetraneutron zarah-stabil, sistem empat neutron yang kewujudannya telah lama diperdebatkan dalam komuniti saintifik, telah disiasat oleh penyelidik dari Tokyo Tech. Mereka melihat pelepasan tetraneutron daripada pembelahan haba 235U dengan menyinari sampel daripada 88SrCO3 dalam reaktor penyelidikan nuklear dan menganalisisnya melalui spektroskopi sinar-γ.
Tetraneutron ialah nukleus atom yang sukar difahami yang terdiri daripada empat neutron, yang kewujudannya telah diperdebatkan oleh para saintis. Ini berpunca terutamanya daripada kekurangan pengetahuan kita tentang sistem yang hanya terdiri daripada neutron, kerana kebanyakan nukleus atom biasanya dibuat daripada gabungan proton dan neutron. Para saintis percaya bahawa pemerhatian eksperimen tetraneutron boleh menjadi kunci untuk meneroka sifat baharu nukleus atom dan menjawab soalan lama: Bolehkah sistem multineutron neutral cas pernah wujud?
Dua kajian eksperimen baru-baru ini melaporkan kehadiran tetraneutron dalam keadaan terikat dan keadaan resonan (keadaan yang mereput dengan masa tetapi hidup cukup lama untuk dikesan secara eksperimen). Walau bagaimanapun, kajian teori menunjukkan bahawa tetraneutron tidak akan wujud dalam keadaan terikat jika interaksi antara neutron dikawal oleh pemahaman umum kita tentang dua atau tiga badan nuklear.
Tertarik, sekumpulan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Madya Hiroyuki Fujioka dari Tokyo Institute of Teknologi ditetapkan untuk menyiasat kemungkinan pelepasan tetraneutron terikat. Dalam kajian terbaru mereka yang diterbitkan dalam Kajian Fizikal C, pasukan itu meneroka kemungkinan kadar pelepasan tetraneutron zarah-stabil melalui pembelahan akibat neutron haba 235U (Uranium-235) dalam reaktor nuklear.
“Kami sedar daripada literatur terdahulu bahawa proses pembelahan haba yang dominan untuk 235U ialah pembelahan binari, yang membawa kepada pelepasan dua serpihan nuklear berat bersama-sama dengan 2.4 neutron, secara purata. Tetapi terdapat 0.2% kebarangkalian pembelahan ternary, di mana serpihan nuklear ringan dipancarkan. Oleh itu, kami memilih laluan ini untuk eksperimen kami di bawah andaian bahawa tetraneutron yang terikat secara hipotesis boleh menjadi zarah terner dalam pembelahan uranium,” jelas Dr. Fujioka.
Pasukan ini menggunakan kaedah analisis pengaktifan neutron instrumental yang terkenal, di mana unsur surih dalam sampel yang dipilih disinari dan diaktifkan oleh penangkapan neutron haba. Untuk kajian ini, 88SrCO3 telah dipilih sebagai sampel sasaran dan disinari selama dua jam pada kuasa haba 5 MW dalam reaktor penyelidikan nuklear. Pasukan itu juga melakukan spektroskopi sinar-γ untuk sampel yang disinari untuk mengesan isyarat yang sepadan dengan kemungkinan pelepasan tetraneutron.
. 88Nukleus Sr dijangka bertukar menjadi 91Sr dengan nilai Q (perubahan jisim antara keadaan awal dan akhir tindak balas yang dinyatakan dalam sebutan unit tenaga) sebanyak 20 MeV tolak tenaga ikatan tetraneutron. Sejak 91Sr tidak stabil, pereputan radioaktifnya diikuti dengan pembebasan sinar-γ akan menunjukkan pelepasan tetraneutron yang stabil zarah.
Hasil spektroskopi sinar-γ untuk sinaran 88Sampel Sr, bagaimanapun, tidak menunjukkan sebarang photopeak yang sepadan dengan pembentukan 91Sr. Berdasarkan ini, pasukan menganggarkan bahawa jika tetraneutron yang stabil zarah wujud, kadar pelepasannya mungkin lebih rendah daripada 8 × 10-7 setiap pembelahan pada tahap keyakinan 95%. Mereka juga mencadangkan bahawa meningkatkan ketulenan sampel dan meningkatkan sensitiviti eksperimen boleh membantu dengan pengesanan isyarat halus yang timbul daripada tetraneutron.
Dr. Fujioka berkata, “Kajian kami menunjukkan bahawa kaedah pengaktifan neutron instrumental dalam radiokimia boleh digunakan untuk menangani persoalan terbuka dalam fizik nuklear. Kami akan meningkatkan lagi kepekaan untuk mencari sistem neutral caj yang sukar difahami."
Walaupun pasukan itu tidak dapat mengesan tetraneutron terikat, kerja mereka telah meletakkan rangka kerja yang kukuh untuk kajian masa depan tentang tetraneutron yang sukar difahami dan sistem lain seperti itu.