Postscript of the ACCULINNA-2 2018-2020 experimental campaign: 7H, 6H, and 4n – what’s become clear and what requires further studying

11.12.2025 – FLNR Scientific Seminar, 11-00, FlerovLab Conference Hall

Grigorenko Leonid, FLNR JINR

Postscript of the ACCULINNA-2 2018-2020 experimental campaign: 7H, 6H, and 4n – what’s become clear and what requires further studying

During the first ACCULINNA-2 experimental campaign 2 experiments were conducted to search for 7H in 2H(8He,3Не)7H reaction. Data on 7H and 6H [1-3] superheavy hydrogens of exceptionally high-quality (head-&-shoulders) compared to anything previously obtained were the main result of these experiments. High universality of the detection system allowed for simultaneous acquisition of data on 9Li [2,4] and 8Li [3,4] (were used for calibrations), 5Н, 5He, 7He [5] (were used for data consistency checking) as well.

In 2022 work performed at RIKEN gave for the first time a highly reliable result on the existence of a low-energy correlation in the spectrum of the tetraneutron 4n [6]. Data inspection [2], carried out in [7], showed that similar low-energy correlation in tetraneutron spectrum is also present in our data and in two channels at once – 2H(8He,6Li)4n and 2H(8He,6Li*(18))4n, which leaves litle doubt about the reality of this obsevation.

Theoretical comprehension of the obtained results showed that they can be understood only in total. At the same time there is a possibility that the lowest-energy structures (E<5 MeV) in 7H and 4n spectra are not the resonance states of these systems but a reflection of certain spatially extended structures of the wave function of the initial 8He halo-nucleus (effects of reaction mechanism and initial structure).

It was realized that from an experimental point of view a significant portion of problems in interpreting 7H, 6H and 4n data are related to the choice of the kinematics of 2H(8He,3Не)7H reaction – registration of fast tritium and slow 3He. This problem can be solved in an improved experiment by modifying the charged particle telescopes to extend their dynamic range. The “luminosity” of such an improved experiment would increase 5-10 times with the same current integral as in work [2]. Thus 2H(8He,3Не)7H reaction but in a new experimental formulation remains the best choice for an advanced understanding of the complex of issues around 7H, 6H and 4n.

Григоренко Леонид, ЛЯР ОИЯИ

Постскриптум экспериментальной кампании ACCULINNA-2 2018-2020: 7H, 6H, и 4n – что стало ясно и что требует дальнейшего изучения

Во время первой экспериментальной кампании ACCULINNA-2 было проведено 2 эксперимента по поиску 7H в реакции 2H(8He,3Не)7H. Основным результатом этих экспериментов стали данные по сверхтяжелым водородам 7H и 6H [1-3] исключительно высокого качества (head-&-shoulders) по сравнению со всем, что было получено в мире до того. Высокий универсализм детектирующей системы позволил одновременно получить также данные по 9Li [2,4] и 8Li [3,4] (использовались для калибровок), 5Н, 5He, 7He [5] (использовались для проверки непротиворечивости данных).

В 2022 г. работе выполненной в RIKEN впервые с высокой степенью надежности был получен результат о существовании низкоэнергетической корреляции в спектре тетранейтрона 4n [6]. Инспекция данных [2], выполненная в работе [7], показала что аналогичная низкоэнергетическая корреляция в спектре тетранейтрона есть и в наших данных, причем сразу в двух каналах – 2H(8He,6Li)4n и 2H(8He,6Li*(18))4n, что оставляет мало сомнений в реальности этого наблюдения.

Теоретическое осмысление полученных результатов показало, что поняты они могут быть только в совокупности. При этом существует вероятность, что самые низкоэнергетические структуры (E<5 МэВ) в спектрах 7H и 4n являются не резонансными состояниями этих систем, а отражением определенных пространственно-протяженных структур волновой функции исходного гало-ядра 8He (эффекты механизма реакции и начальной структуры).

Было понято, что с экспериментальной точки зрения значительная часть проблем в интерпретации данных по 7H, 6H и 4n связана с выбором кинематики реакции 2H(8He,3Не)7H – регистрация быстрых тритиев и медленных 3He. Эта проблема может быть решена в улучшенном эксперименте модификацией телескопов заряженных частиц расширяющей их динамический диапазон. “Светосила” такого улучшенного эксперимента возрастет в 5-10 раз при том же интеграле тока, что и в работе [2]. Таким образом реакция 2H(8He,3Не)7H, но в новой экспериментальной формулировке, остается лучшим выбором для углубленного понимания комплекса вопросов по 7H, 6H, и 4n.

[1] Bezbakh et al., PHYSICAL REVIEW LETTERS 124, 022502 (2020).
[2] Muzalevskii et al., PHYSICAL REVIEW C 103, 044313 (2021).
[3] Nikolskii et al., PHYSICAL REVIEW C 105, 064605 (2022).
[4] Nikolskii et al., NIM B 541, 121 (2023).
[5] Muzalevskii et al., EPJ WoC 290, 09001 (2023).
[6] Duer et al., Nature (London) 606, 678 (2022).
[7] Muzalevskii et al., PHYSICAL REVIEW C 111, 014612 (2025).