Observation of a correlated free four-neutron system
M. Duer (),
T. Aumann,
R. Gernhäuser,
V. Panin,
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N. L. Achouri,
D. Ahn,
H. Baba,
C. A. Bertulani,
M. Böhmer,
K. Boretzky,
C. Caesar,
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A. Corsi,
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C. A. Douma,
F. Dufter,
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A. Gillibert,
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J. Zenihiro and
M. V. Zhukov
Additional contact information
M. Duer: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
T. Aumann: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
R. Gernhäuser: Technische Universität München, Physik Department
V. Panin: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
S. Paschalis: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
D. M. Rossi: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
N. L. Achouri: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
D. Ahn: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
H. Baba: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
C. A. Bertulani: Texas A&M University-Commerce
M. Böhmer: Technische Universität München, Physik Department
K. Boretzky: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
C. Caesar: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
N. Chiga: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
A. Corsi: IRFU, CEA, Université Paris-Saclay
D. Cortina-Gil: Universidade de Santiago de Compostela
C. A. Douma: ESRIG, University of Groningen
F. Dufter: Technische Universität München, Physik Department
Z. Elekes: Atomki, Eötvös Loránd Research Network (ELKH)
J. Feng: Peking University
B. Fernández-Domínguez: Universidade de Santiago de Compostela
U. Forsberg: University of York
N. Fukuda: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
I. Gasparic: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
Z. Ge: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
J. M. Gheller: IRFU, CEA, Université Paris-Saclay
J. Gibelin: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
A. Gillibert: IRFU, CEA, Université Paris-Saclay
K. I. Hahn: Ewha Womans University
Z. Halász: Atomki, Eötvös Loránd Research Network (ELKH)
M. N. Harakeh: ESRIG, University of Groningen
A. Hirayama: Tokyo Institute of Technology
M. Holl: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
N. Inabe: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
T. Isobe: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
J. Kahlbow: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
N. Kalantar-Nayestanaki: ESRIG, University of Groningen
D. Kim: Institute for Basic Science
S. Kim: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
T. Kobayashi: Tohoku University
Y. Kondo: Tokyo Institute of Technology
D. Körper: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
P. Koseoglou: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
Y. Kubota: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
I. Kuti: Atomki, Eötvös Loránd Research Network (ELKH)
P. J. Li: The University of Hong Kong
C. Lehr: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
S. Lindberg: Chalmers University of Technology
Y. Liu: Peking University
F. M. Marqués: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
S. Masuoka: The University of Tokyo
M. Matsumoto: Tokyo Institute of Technology
J. Mayer: Universität zu Köln, Institut für Kernphysik
K. Miki: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
B. Monteagudo: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
T. Nakamura: Tokyo Institute of Technology
T. Nilsson: Chalmers University of Technology
A. Obertelli: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
N. A. Orr: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
H. Otsu: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
S. Y. Park: Ewha Womans University
M. Parlog: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
P. M. Potlog: Institute of Space Sciences
S. Reichert: Technische Universität München, Physik Department
A. Revel: LPC-Caen, IN2P3/CNRS, UniCaen, ENSICAEN, Normandie Université
A. T. Saito: Tokyo Institute of Technology
M. Sasano: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
H. Scheit: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
F. Schindler: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
S. Shimoura: The University of Tokyo
H. Simon: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
L. Stuhl: Institute for Basic Science
H. Suzuki: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
D. Symochko: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
H. Takeda: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
J. Tanaka: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
Y. Togano: Tokyo Institute of Technology
T. Tomai: Tokyo Institute of Technology
H. T. Törnqvist: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
J. Tscheuschner: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
T. Uesaka: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
V. Wagner: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
H. Yamada: Tokyo Institute of Technology
B. Yang: Peking University
L. Yang: The University of Tokyo
Z. H. Yang: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
M. Yasuda: Tokyo Institute of Technology
K. Yoneda: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
L. Zanetti: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik
J. Zenihiro: RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science
M. V. Zhukov: Chalmers University of Technology
Nature, 2022, vol. 606, issue 7915, 678-682
Abstract:
Abstract A long-standing question in nuclear physics is whether chargeless nuclear systems can exist. To our knowledge, only neutron stars represent near-pure neutron systems, where neutrons are squeezed together by the gravitational force to very high densities. The experimental search for isolated multi-neutron systems has been an ongoing quest for several decades1, with a particular focus on the four-neutron system called the tetraneutron, resulting in only a few indications of its existence so far2–4, leaving the tetraneutron an elusive nuclear system for six decades. Here we report on the observation of a resonance-like structure near threshold in the four-neutron system that is consistent with a quasi-bound tetraneutron state existing for a very short time. The measured energy and width of this state provide a key benchmark for our understanding of the nuclear force. The use of an experimental approach based on a knockout reaction at large momentum transfer with a radioactive high-energy 8He beam was key.
Date: 2022
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