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深入观察中子星的生长

时间:2020-09-07 15:17:31 来源:互联网

在原子核中,质子和中子在狭窄的空间共享能量和动量。但是,确切地说,它们如何共享使它们束缚在核内的能量,甚至是它们在核内的位置,仍然是核物理学家的主要难题。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 (LLNL)和圣路易斯华盛顿大学的研究人员进行的一项新研究通过 利用核散射实验中的数据对核子(中子和质子)如何排列在核中进行了严格限制,从而解决了这些问题。该研究发表在《Physical Review C》 和《 Physical Review Letters》两篇相应的论文中 。

他们的分析表明,对于几个基核,质子和中子的极小部分占整体能量的绝大部分,使它们束缚在核中,比标准理论处理的预期高出约50%。

此外,该研究对多个中子富核的“中子皮”(一个多余的中子堆积的区域)做出了新的预测。反过来,这些预测与中子星长大以及中子星合并中可能合成的元素紧密相关。

LLNL博士后和两篇论文的主要作者科尔·普鲁伊特说:“我们的结果定量地表明了不对称,电荷和壳效应如何促进中子皮的产生,并推动了总结合能与最深核子的不成比例的份额。”

了解核不对称能量如何随密度变化是中子状态方程的基本输入,这决定了中子星的结构。但是直接测量中子皮并不容易。2010年Lead Radius实验或PREX提供了关于Lead-208的第一个与模型无关的中子皮测量,但是由于不确定性很大,测量工作陷入了困境。一项更精确的后续实验PREX II于2019年进行,预计很快会发布结果。

普鲁伊特说:“综合模型不仅应再现积分量(如电荷半径或总结合能),还应规定核子如何共享动量和能量,同时要对模型预测的不确定性保持现实。”

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