由數十個國家的科學家組成的聯合團隊發現了迄今“四中子態”（tetraneutron）奇異物質存在的最明確證據。相關論文2022年6月22日發表于《自然》。

   中子是不帶電荷的亞原子粒子，由兩個下夸克和一個上夸克組成。因其下夸克和上夸克之電荷互相抵消，因此中子不帶電荷，且穿透性強，無法直接進行觀察。中子在核轉變中是非常重要的媒介物。核物理學領域長期存在一個研究問題，即不帶電荷的核系統是否存在。雖然所有物質均含有中子，但只有中子星包含幾乎完全由中子構成的物質，這些中子通過核力以極高的密度結合在一起。

   20年前，科學家意外發現了一種奇異物質“四中子態”的存在跡象，該物質可由4個中子組成。相關研究表明，鈹和碳原子碰撞后可以形成“四中子態”。但當時整個實驗存在很大的誤差范圍，也無法排除其它可能原因。有科學家提出質疑，這一奇異物質可能是由不同類型的粒子形成。但越來越多的研究證據表明了“四中子態”的存在。

   此次，國際聯合團隊找到了迄今“四中子態”存在的最明確證據。德國慕尼黑工業大學Roman Gernhauser等人利用不同的粒子碰撞，制造出比平常多出4個中子的氦原子，然后與質子碰撞。在碰撞后，只剩下4個中子，并且可以結合成一個“四中子態”。該實驗旨在抑制可能干擾或被誤認為是產生“四中子”的每一個反應，因此他們以無與倫比的精度測量了缺失的能量。通過追蹤缺失的能量，他們推斷出“四中子”形成的時間非常短暫，僅有10~22秒鐘。據悉，這一發現將有助于物理學家對核力本質的理論進行微調。

   研究團隊目前正在開發一種特殊的探測器，當一個“四中子態”進入其中時，它會記錄下清晰的信號，這將有助于更直接地研究這種物質，獲取其更精確的細節。■