Физики получили золото нейтронной звезды от измерения свинца

Ядерные физики провели новое высокоточное измерение толщины нейтронной «кожи», которая охватывает ядро ​​свинца, в экспериментах, проведенных в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона Министерства энергетики и только что опубликованных в Письма с физическими проверками. Результат, который показал, что нейтронная скин- составляет 0,28 миллионных нанометра, имеет важное значение для структуры и размера нейтронных звезд.


Протоны и нейтроны, которые образуют ядро ​​в сердце каждого атома во Вселенной, помогают определить идентичность и свойства каждого атома. Физики-ядерщики изучают различные ядра, чтобы узнать больше о том, как эти протоны и нейтроны действуют внутри ядра. Lead Radius Experiment под названием PREx (от химического символа свинца, Pb) изучает мельчайшие детали того, как протоны и нейтроны распределяются в ядрах свинца.

«Вопрос в том, где нейтроны находятся в свинце. Свинец – это тяжелое ядро ​​- есть лишние нейтроны, но что касается ядерной силы, равное сочетание протонов и нейтронов работает лучше», – сказал Кент Пашке, профессор. в Университете Вирджинии и со-спикер эксперимента.

Пашке объяснил, что легкие ядра, содержащие всего несколько протонов, обычно содержат одинаковое количество протонов и нейтронов внутри. По мере того, как ядра становятся тяжелее, им нужно больше нейтронов, чем протонов, чтобы оставаться стабильными. Все стабильные ядра, которые имеют более 20 протонов, имеют больше нейтронов, чем протонов. Например, в свинце 82 протона и 126 нейтронов. Измерение того, как эти дополнительные нейтроны распределяются внутри ядра, является ключевым моментом для понимания того, как тяжелые ядра устроены вместе.

«Протоны в ядре свинца находятся в сфере, и мы обнаружили, что нейтроны находятся в более крупной сфере вокруг них, и мы называем это нейтронной оболочкой», – сказал Пашке.

Результат эксперимента PREx, опубликованный в Physical Review Letters в 2012 году, предоставил первое экспериментальное наблюдение этой нейтронной оболочки с использованием методов рассеяния электронов. Следуя этому результату, решила провести более точное измерение его толщины в PREx-II. Измерение проводилось летом 2019 года с использованием ускорителя непрерывного электронного пучка, пользовательского объекта Управления науки Министерства энергетики США. В этом эксперименте, как и в первом, измерялся средний размер ядра свинца в единицах нейтронов.

Нейтроны трудно измерить, потому что многие чувствительные зонды, которые физики используют для измерения субатомных частиц, полагаются на измерение электрического заряда частиц через электромагнитное взаимодействие, одно из четырех взаимодействий в природе. PREx использует другую фундаментальную силу, слабую ядерную силу, для изучения распределения нейтронов.

«Протоны имеют электрический заряд и могут быть отображены с помощью электромагнитной силы. Нейтроны не имеют электрического заряда, но по сравнению с протонами они имеют большой слабый заряд, и поэтому, если вы используете слабое взаимодействие, вы можете выяснить, где находятся нейтроны. ” – пояснил Пашке.

В ходе эксперимента точно управляемый пучок электронов врезался в тонкий лист криогенно охлажденного свинца. Эти вращались в своем направлении движения, как спираль при футбольном пасе.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments