Ttv24h.vn

Những câu chuyện nóng hổi, ​​những tiêu đề tin tức mới nhất về thời sự, kinh doanh và giải trí từ Việt Nam.

Các phép đo độ phân giải cao cho thấy “lớp da” của sao neutron dày dưới một triệu nanomet

Hình minh họa về một vụ nổ tia X cực mạnh phát nổ từ một ngôi sao từ tính – một phiên bản siêu từ tính của tàn tích sao được gọi là sao neutron. Nhà cung cấp hình ảnh: Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA / Chris Smith (USRA)

Các nhà vật lý hạt nhân đang thực hiện các phép đo độ phân giải cao mới của lớp neutron bao quanh hạt nhân chì, tiết lộ thông tin mới về các sao neutron.

Các nhà vật lý hạt nhân đã thực hiện một phép đo mới và có độ chính xác cao về độ dày của “da” neutron bao gồm lõi chì trong các thí nghiệm được thực hiện tại Cơ sở Máy gia tốc Quốc gia Thomas Jefferson của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và vừa được xuất bản trong Thư nhận xét thể chất. Kết quả cho thấy lớp da neutron có độ dày 0,28 ppm của nanomet, có ý nghĩa quan trọng đối với cấu trúc và kích thước của sao neutron.

Các proton và neutron tạo nên hạt nhân là lõi của mỗi Ngô Trong vũ trụ, nó giúp xác định danh tính và thuộc tính của mọi nguyên tử. Các nhà vật lý hạt nhân nghiên cứu các hạt nhân khác nhau để tìm hiểu thêm về cách các proton và neutron này hoạt động bên trong hạt nhân. Sự hợp tác của Thí nghiệm Bán kính Chì, được gọi là PREx (theo ký hiệu hóa học của chì, Pb), nghiên cứu sự tinh tế về cách thức phân bố của proton và neutron trong hạt nhân chì.

Câu hỏi là về vị trí của các neutron ở phía trước. Kent Bashki, giáo sư tại Đại học Virginia và là người phát ngôn của thí nghiệm, cho biết chì là một hạt nhân nặng – có thêm neutron, nhưng xét về lực hạt nhân, một hỗn hợp bằng nhau của proton và neutron hoạt động tốt hơn.

Phòng thí nghiệm của Jefferson A.

Phòng thí nghiệm Phòng thí nghiệm Jefferson là một trong bốn khu vực nghiên cứu vật lý hạt nhân tại Cơ sở Gia tốc Chùm Điện tử Liên tục của Phòng thí nghiệm. Nhà cung cấp hình ảnh: Phòng thí nghiệm Jefferson của Bộ Năng lượng

Bashki giải thích rằng các hạt nhân nhẹ, chỉ chứa một vài proton, thường có số proton và neutron bằng nhau bên trong chúng. Khi hạt nhân nặng hơn, chúng cần nhiều neutron hơn proton để duy trì ổn định. Tất cả các hạt nhân bền có hơn 20 proton đều chứa nhiều neutron hơn proton. Ví dụ, chì có 82 proton và 126 neutron. Việc đo lường cách các nơtron phụ này phân bố trong hạt nhân là đầu vào quan trọng để hiểu cách các hạt nhân nặng được nhóm lại với nhau.

READ  Khu trung tâm DSM chặn các con phố dành cho khu vui chơi giải trí

Bashki nói: “Các proton trong hạt nhân chì nằm trong một quả bóng, chúng tôi phát hiện ra rằng các nơtron nằm trong một quả cầu lớn hơn xung quanh nó, và chúng tôi gọi nó là vỏ nơtron”.

Kết quả của thử nghiệm PREx đã được xuất bản trong Thư đánh giá thể chất Vào năm 2012, nó đã thực hiện quan sát thử nghiệm đầu tiên về da neutron này bằng kỹ thuật tán xạ điện tử. Sau kết quả này, sự hợp tác đã tiến hành đo độ dày của nó chính xác hơn trong PREx-II. Phép đo được thực hiện vào mùa hè năm 2019 bằng Cơ sở gia tốc chùm tia điện tử liên tục, một cơ sở đã qua sử dụng của Văn phòng Khoa học thuộc Bộ Năng lượng. Thí nghiệm này, giống như thí nghiệm đầu tiên, đo kích thước trung bình của hạt nhân chì tính theo neutron.

Neutron rất khó đo, vì nhiều cảm biến nhạy cảm mà các nhà vật lý sử dụng để đo các hạt hạ nguyên tử dựa vào việc đo điện tích của các hạt thông qua tương tác điện từ, là một trong bốn phản ứng trong tự nhiên. PREx sử dụng một lực cơ bản khác, lực hạt nhân yếu, để nghiên cứu sự phân bố của neutron.

“Các proton có điện tích và có thể xác định được bằng lực điện từ. Nơtron không mang điện, nhưng so với proton, chúng có điện tích yếu lớn, vì vậy nếu bạn sử dụng lực tương tác yếu, bạn có thể tìm ra vị trí của các nơtron. Baschke giải thích.

Trong thí nghiệm, một chùm electron được điều khiển tinh vi được gửi đi, đập vào một tấm chì mỏng được làm lạnh. Các electron này quay theo hướng chuyển động của chúng, giống như một đường xoắn trên một quả bóng đá.

Các electron trong chùm tương tác với proton hoặc neutron của mục tiêu chính bằng tương tác điện từ hoặc tương tác yếu. Trong khi phản ứng điện từ là đẳng tích thì tương tác yếu thì không. Điều này có nghĩa là các điện tử tương tác thông qua điện từ học đã làm như vậy bất kể hướng quay của các điện tử, trong khi các điện tử tương tác thông qua tương tác yếu sẽ tương tác ưu tiên hơn khi các vòng quay theo một hướng so với hướng khác.

READ  Người du hành 1 phát hiện ra tiếng "vo ve" khi ở trong không gian giữa các vì sao: báo cáo

“Bằng cách sử dụng tính bất đối xứng trong tán xạ, chúng ta có thể xác định độ mạnh của phản ứng và điều này cho chúng ta biết thể tích mà neutron chiếm. Nó cho chúng ta biết vị trí của neutron so với proton.” Krishna Kumar, phát ngôn viên của thử nghiệm và là giáo sư tại Đại học Massachusetts Amherst cho biết.

Phép đo đòi hỏi độ chính xác cao để thực hiện thành công. Trong quá trình thí nghiệm thực nghiệm, chùm điện tử bị lật từ hướng này sang hướng ngược lại của nó 240 lần mỗi giây, sau đó các điện tử cắt gần một dặm qua máy gia tốc CEBAF trước khi được đặt chính xác vào mục tiêu.

Kumar nói: “Trung bình trên toàn dải, chúng tôi biết vị trí của tia bên phải và bên trái, tương đối với nhau, trong phạm vi rộng 10 nguyên tử.

Các điện tử bị phân tán từ các hạt nhân chì được thu thập và phân tích trong khi vẫn giữ nguyên. Tiếp theo, sự hợp tác PREx-II đã kết hợp nó với kết quả năm 2012 trước đó và các phép đo chính xác về bán kính proton của lõi chì, thường được gọi là bán kính điện tích.

Bán kính của điện tích là khoảng 5,5 femtomet. Sự phân bố neutron lớn hơn một chút – khoảng 5,8 femtomet, vì vậy kích thước của da neutron là 0,28 femto, hay khoảng 28 phần triệu nanomet, ”Baschke nói.

Các nhà nghiên cứu cho biết con số này dày hơn những gì một số lý thuyết đã đề xuất, điều này ảnh hưởng đến các quá trình vật lý trong sao neutron và kích thước của chúng.

“Đây là quan sát trực tiếp nhất về sự trôi của neutron. Chúng tôi đang tìm ra cái mà chúng tôi gọi là phương trình trạng thái rắn – một áp suất cao hơn dự kiến ​​khiến rất khó để nén các neutron này vào hạt nhân. Do đó, chúng tôi nhận thấy rằng mật độ bên trong hạt nhân thấp hơn một chút so với dự kiến, “Baschke nói.

READ  Massachusetts báo cáo 657 trường hợp nhiễm COVID-19 mới, và thêm 5 trường hợp tử vong

“Chúng tôi cần biết nội dung Ngôi sao neutron Và phương trình trạng thái, vì vậy chúng tôi có thể dự đoán các đặc tính của các sao neutron này, ”Kumar nói.“ Vì vậy, những gì chúng tôi đóng góp cho lĩnh vực này với phép đo hạt nhân chì cho phép bạn ngoại suy tốt hơn các đặc tính của các sao neutron. ”

Phương trình trạng thái rắn không mong đợi được ngụ ý bởi kết quả PREx có liên hệ sâu sắc với những quan sát gần đây về các sao neutron va chạm được thực hiện bởi Đài quan sát Sóng hấp dẫn Laser từng đoạt giải Nobel, hoặc Lego, Thí nghiệm – anh ấy đã làm thí nghiệm. LIGO là một đài quan sát vật lý quy mô lớn được thiết kế để phát hiện Sóng hấp dẫn.

“Khi các sao neutron bắt đầu quay quanh nhau, chúng phát ra sóng hấp dẫn đã được LIGO phát hiện. Khi chúng đến gần trong tích tắc cuối cùng, lực hấp dẫn của một ngôi sao neutron làm cho ngôi sao neutron kia có hình giọt nước – nó thực sự trở thành một hình chữ nhật giống như một Quả bóng đá. Người Mỹ Nếu da neutron lớn hơn, điều đó có nghĩa là một hình dạng nhất định cho bóng đá, và nếu da neutron nhỏ hơn thì nó có nghĩa là một hình dạng khác cho bóng đá. ”“ Hình dạng của bóng đá được đo bằng LIGO. ”“ LIGO Thí nghiệm và thí nghiệm PREx đã làm những điều rất khác nhau, nhưng cả hai đều làm được, “Kumar nói. Có liên quan đến phương trình cơ bản này – phương trình trạng thái của vật chất hạt nhân.”

Tham khảo: “Xác định chính xác độ dày da neutron cho 208Dẫn đầu do vi phạm giá trị trong tán xạ điện tử “của D. Adhikari và cộng sự (PREX Collaboration), ngày 27 tháng 4 năm 2021, có sẵn tại đây. Thư đánh giá thể chất.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.172502

Sự hợp tác thử nghiệm PREx-II bao gồm 13 Tiến sĩ. Sinh viên và bảy người tham gia nghiên cứu sau tiến sĩ, cũng như hơn 70 học giả khác từ gần 30 tổ chức.

Công trình này được hỗ trợ bởi Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng, Quỹ Khoa học Quốc gia, Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật của Canada (NSERC), và Viện Hạt nhân Ý (INFN).