Οι φυσικοί μετρούν το δέρμα νετρονίων ενός ατόμου μολύβδου

Για τρεις μήνες το 2019, οι φυσικοί έριξαν μια δέσμη ηλεκτρονίων σε άτομα μολύβδου που συγκρατήθηκαν στη θέση τους από μάρκες από διαμάντια. Η ομάδα προσπαθούσε να προσδιορίσει το πάχος του έλκητρου νετρονίωνΝ, Ο φάκελος ουδέτερων φορτισμένων νετρονίων στον ωκεανό Τα πρωτόνια φορτίζονται θετικά στον πυρήνα ενός ατόμου μολύβδου. ΤΩ, πέτυχε.

Το μέγεθος του δέρματος του νετρονίου του μολύβδου είναι -208 0,28 ένα φόμετρο – 0,28 τρισεκατομμύρια μέρη ενός χιλιοστού – η ομάδα καθόρισε μια εκτιμώμενη αύξηση του πάχους του δέρματος κατά το ένα δέκατο του φόμετρου σε σύγκριση με προηγούμενους υπολογισμούς. Αυτή είναι μια μεγάλη αλλαγή στην ατομική κλίμακα.

ΤσάιΟ Kent Baschke, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης, είπε σε ένα τηλεφώνημα ότι η πραγματοποίηση της μέτρησης ήταν πολύ παρόμοια με το «γνωρίζοντας ότι πήρατε αυτή την τίγρη από την ουρά του». Χρειάστηκαν τρεις μήνες Εντονος Λειτουργεί με λέιζερ, μόνιμη διακοπή ρεύματος και παρακολούθηση συστήματος όλο το 24ωρο. Η ομάδα δεν ήταν σίγουρη αν θα μπορούσαν να ολοκληρώσουν τη δουλειά τους τρεις μήνες. Αλλά στο τέλος, ο μαραθώνιος στην ατομική κλίμακα έδειξε μια ακριβή μέτρηση, η οποία μας επαναπροσδιορίζει Κατανόηση του μεγέθους των νετρονίων δέρμα.

Προηγούμενοι λογαριασμοί για Δέρμα σελΒασιστείτε σε εκτιμήσεις και υποθέσεις που καταρτίστηκαν περίπου. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι αυτή η νέα μέτρηση θα γίνει βασικό συστατικό των μελλοντικών παρατηρήσεων τόσο στην πυρηνική όσο και στην αστρική κλίμακα. Έκαναν τη δουλειά τους στο Συνδέεται ένας επιταχυντής συνεχούς δέσμης ηλεκτρονίων Στην εγκατάσταση του Εθνικού Επιταχυντή Thomas Jefferson στο Newport News, Βιρτζίνια. Η μέτρηση είναι το αποκορύφωμα της δεύτερης παρουσίασης του πειράματος Pb Radius, ή PREX-II, και των αποτελεσμάτων της ομάδας Δημοσιεύεται σήμερα στο Physical Review Letters.

“Αυτή η μέτρηση είναι ενδιαφέρουσα για τον κόσμο, επειδή μετρά αυτήν την ακτίνα νετρονίων με τις λιγότερες υποθέσεις που έγιναν ποτέ”, δήλωσε ο Stu.Δύο Συν-συγγραφέας Ο Krishna Kumar, πειραματικός πυρηνικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης Amherst, σε βιντεοκλήση. «Αυτή είναι η πειραματική επιστήμηNtists ζουν για. “

Μετρώντας πώς τα ηλεκτρόνια με διαφορετικές περιελίξεις διασκορπίστηκαν από τους πυρήνες μολύβδου, η ομάδα μπόρεσε να καταλάβει το πάχος του δέρματος νετρονίων, μια μέτρηση που ήταν δύσκολο να προσδιοριστεί προηγουμένως επειδή τα νετρόνια δεν είχαν ηλεκτρικό φορτίο. Για να σχεδιάσει έναν κόκκο στο πάχος ενός δέρματος νετρονίων, η ομάδα πραγματοποίησε μετρήσεις χρησιμοποιώντας την ασθενή πυρηνική δύναμη, παρά την ηλεκτρομαγνητική δύναμη που τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια εμφανίζουν εύκολα.

Αυτό το ισότοπο μολύβδου, μόλυβδος 208, επιλέχθηκε λόγω του μεγέθους και της δομής του. Είναι ο μεγαλύτερος υπερστατικός πυρήνας που γνωρίζουν οι φυσικοί, και ίσως το πιο σημαντικό, είναι μια διπλή «μαγεία», που σημαίνει ότι τόσο τα πρωτόνια όσο και τα νετρόνια γεμίζουν πλήρως τον τροχιακό τους φάκελο.

“Το Pb-208 είναι ιδιαίτερα χρήσιμο επειδή προσεγγίζει ένα ενοποιημένο πυρηνικό υλικό”, δήλωσε ο Μπασάκι. “Χρειάζεστε αυτές τις θεωρητικές τεχνικές για να περιγράψετε πράγματα που είναι μεγάλα και βαριά.”

Αχ, φυσική, το πεδίο των άκρων. Σε αυτήν την περίπτωση, η εξέταση του δέρματος νετρονίων που περιβάλλει έναν ατομικό πυρήνα έχει επιπτώσεις στην κατανόηση των αστεριών νετρονίων, των πυκνότερων αντικειμένων στο σύμπαν μας παράλληλα με τις μαύρες τρύπες. Τα αστέρια νετρονίων είναι οι καταρρέουσες πυρήνες των νεκρών αστεριών. Είναι τόσο πυκνοί που οι ειδικοί δεν είναι απόλυτα σίγουροι τι βρίσκεται στον πυρήνα τους. είναι ένα Εχει προταθεί Μπορεί να είναι η πηγή των αξόνων, ένας υποψήφιος για την εξήγηση της σκοτεινής ύλης.

“Η πίεση του υλικού νετρονίων κάνει το αστέρι νετρονίου να αντιμετωπίζει τη βαρύτητα και το αποτρέπει από το να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα”, δήλωσε σε συνάντηση ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Chuck Horowitz, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις. Βρήκαμε σχετικά παχύ δέρμα νετρονίου σε μόλυβδο [lead]Αυτό σημαίνει υψηλή πίεση και δείχνει ότι τα αστέρια νετρονίων είναι σχετικά μεγάλα. “

Η ελπίδα για το πάχος του δέρματος νετρονίων μολύβδου είναι ότι οι αστροφυσικοί θα κατανοήσουν καλύτερα τις ιδιότητες των αστεριών νετρονίων. Οι συγκρούσεις των αστεριών νετρονίων έχουν παρατηρηθεί από τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται από τις συγχωνεύσεις. Επειδή τα αστέρια νετρονίων είναι πυκνά γεμάτα με πυρηνικό υλικό, οι πυρήνες τους παραμένουν μυστηριώδεις – μπορούν να φιλοξενήσουν νέα φυσική, με τη μορφή νέων καταστάσεων της ύλης. Μερικές φορές, η εξέταση των μικρών συμπεριφορών των υποατομικών σωματιδίων μπορεί να σας πει περισσότερα για ένα αστέρι από το να το κοιτάξετε μέσω ενός τηλεσκοπίου.

ΠερισσότεροΈνα τυπικό αστέρι νετρονίων έχει πλάτος μόλις 13,6 μίλια, σύμφωνα με τη νέα εξαιρετικά ακριβή μέτρηση