Los investigadores utilizaron sofisticadas simulaciones de supercomputadoras para mostrar la existencia cuasi-estable de un tetraneutrón, una estructura compuesta por cuatro neutrones (partículas subatómicas sin cargar), según la Iowa State University, dos de cuyos investigadores participaron en este descubrimiento, publicado en Physical Review Letters.

Por sí solos, los neutrones son muy inestables y terminan convertidas en protones -- partículas subatómicas cargadas positivamente-- después de diez minutos. Grupos de dos o tres neutrones no forman una estructura estable, pero las nuevas simulaciones en esta investigación demuestran que cuatro neutrones juntos pueden formar una resonancia, una estructura estable durante un período de tiempo antes de la descomposición.

Para el tetraneutrón, esta vida es de sólo 5X10^(-22) segundos (una pequeña fracción de una milmillonésima parte de un nanosegundo). Aunque parece muy corto, es suficiente para estudiarlo, y proporciona una nueva vía para explorar las fuerzas fuertes entre los neutrones.

"Esto abre toda una nueva línea de investigación", dijo James Vary, profesor de física y astronomía en Iowa State. "Estudiar el tetraneutrón nos ayudará a entender las fuerzas interneutrones, incluyendo características inexploradas de los sistemas inestables de dos neutrones y tres neutrones".

Las simulaciones avanzadas que demuestran el tetraneutron han corroborado la primera evidencia observacional del tetraneutron a principios de este año en un experimento realizado en la fábrica de haz de iones radioactivos RIKEN (RIBF), en Saitama, Japón. La estructura del tetraneutrón se ha buscado durante 40 años con poca evidencia que apoye su existencia, hasta ahora. Las propiedades predichas por los cálculos en las simulaciones fueron consistentes con las propiedades observadas del experimento en Japón.

La investigación en Japón utilizaron un haz de Helio-8, Helio con 4 neutrones adicionales, colisionando con un átomo de Helio-4 regular. La colisión rompe el Helio-8 en otro Helio-4 y un tetraneutrón en su breve estado de resonancia, antes de que también se rompa, formando cuatro neutrones solitarios.

"Sabemos que experimentos adicionales con instalaciones de vanguardia están en preparación con el objetivo de obtener características precisas del tetraneutrón", dijo Vary. "Estamos proporcionando nuestras predicciones de vanguardia para ayudar a guiar estos experimentos."

NUEVA ENTRADA EN LA CARTA DE NUCLEIDOS

La existencia del tetraneutrón, una vez confirmado y refinado, añadirá una nueva entrada y brecha interesante a la carta de nucleidos, un gráfico que representa todos los núcleos conocidos y sus isótopos, o núcleos con un número diferente de neutrones.

Similar a la tabla periódica, que organiza el comportamiento químico de los elementos, el diagrama de nucleidos representa el comportamiento radiactivo de los elementos y sus isótopos. Mientras que la mayoría de los núcleos suman o restan neutrones de uno en uno, esta investigación demuestra que un neutrón sí mismo tendrá una separación entre un solo neutrón y un tetraneutron.