Hace veinte años, los investigadores observaron por primera vez la existencia de un tipo de materia exótica formada por cuatro neutrones. Ahora se han encontrado pruebas mucho más claras.
El tetraneutrón es un tipo de materia exótica y escurridiza formada por cuatro neutrones que se unen brevemente. Los indicios de su existencia se vieron por primera vez en un experimento hace 20 años, pero una nueva medición es mucho más clara y precisa.
Aunque toda la materia contiene neutrones, solo las estrellas de neutrones están formadas en su totalidad por estas partículas, unidas por fuerzas nucleares. No se conoce la estructura exacta de esta materia neutrónica.
En 2002, los investigadores encontraron accidentalmente pruebas de que los tetraneutrones pueden formarse tras las colisiones entre átomos de berilio y carbono. Esto sorprendió a los físicos nucleares, pero los experimentos tenían amplios márgenes de error, lo que dejaba espacio para otras posibles explicaciones, como la formación de un tipo diferente de partícula.
La estrella de neutrones más pequeña imaginable
El físico Roman Gernhäuser, de la Universidad Técnica de Múnich (Alemania), y sus colegas trataron de encontrar pruebas más definitivas de la existencia de tetraneutrones con otro tipo de colisión de partículas. De hecho, hemos creado la estrella de neutrones más pequeña que se pueda imaginar, formada por solo cuatro neutrones", afirma.
Los investigadores fabricaron átomos de helio que tienen cuatro neutrones más que los núcleos de helio ordinarios. A continuación, los dejan colisionar con los protones. Tras estas colisiones, quedaban cuatro neutrones, que podían formar un tetraneutrón.
Los investigadores midieron la energía y el impulso de todas las partículas antes y después de la colisión. Basándose en experimentos anteriores y en cálculos teóricos, sabían cuánta energía debía faltar tras la colisión si se gastaba en formar un tetraneutrón.
Tour de la Fuerza
Gernhäuser afirma que la energía perdida se midió con una precisión sin precedentes. Su equipo lo consiguió porque el experimento suprime cualquier reacción que pueda interferir o confundirse con la formación de un tetraneutrón. Se trata de un auténtico tour de force", afirma Martin Freer, físico nuclear de la Universidad de Birmingham (Reino Unido).
Con su trabajo, los investigadores dedujeron que los tetraneutrones existen durante un tiempo extremadamente corto: alrededor de 10-22 segundos.
El miembro del equipo Carlos Bertulani, de la Texas A&M University-Commerce, afirma que el descubrimiento podría ayudar a actualizar las teorías sobre las fuerzas nucleares. La cuestión de cómo se adhieren o no los neutrones ha preocupado a los físicos nucleares desde la época de Ernest Rutherford, el padre de la física nuclear, hace más de 100 años.
Discrepancia
Thomas Faestermann, físico nuclear de la Universidad Técnica de Múnich, afirma que su propia investigación, en la que intentaba fabricar tetraneutrones con átomos de litio, ha demostrado que la cantidad de energía necesaria es diferente al nuevo resultado. Aunque está de acuerdo en que los tetraneutrones probablemente existen, esta discrepancia plantea la cuestión de cómo se fabrican exactamente las partículas. "Todavía estoy pensando en cómo conciliar nuestras dos medidas", dice.
Gernhäuser y su equipo están desarrollando ahora un detector específico que dará una señal clara cuando un tetraneutrón entre en él. Esto podría ayudar a investigar esta forma exótica de materia de forma más directa, por ejemplo, para determinar la fuerza con la que cada uno de los cuatro neutrones está unido a los otros tres.