Fisikawan mengukur kulit neutron atom timbal

Selama tiga bulan pada tahun 2019, fisikawan meniupkan seberkas elektron ke atom timbal yang ditahan oleh serpihan yang terbuat dari berlian. Tim tersebut mencoba untuk menentukan ketebalan dari kereta luncur neutronN, Selubung neutron bermuatan netral di lautan Proton bermuatan positif di dalam inti atom timbal. TOh berhasil.

Ukuran kulit neutron timbal adalah -208 0,28 femtometer – 0,28 triliun bagian milimeter – tim menentukan perkiraan peningkatan ketebalan kulit sepersepuluh femtometer dibandingkan dengan perhitungan sebelumnya. Ini adalah perubahan besar pada skala atom.

tehKent Baschke, fisikawan di University of Virginia dan rekan penulis studi baru tersebut, mengatakan dalam panggilan telepon bahwa melakukan pengukuran itu sangat mirip dengan “mengetahui Anda menangkap harimau ini dengan ekornya.” Butuh waktu tiga bulan Intens Pekerjaan laser, kegagalan daya permanen, dan pemantauan sistem sepanjang waktu. Tim tidak yakin apakah mereka akan dapat menyelesaikan pekerjaan dalam tiga bulan yang mereka dapatkan. Namun pada akhirnya, maraton dalam skala atom menunjukkan metrik yang akurat, yaitu metrik yang mengubah kita Memahami ukuran neutron kulit.

Akun sebelumnya untuk Kulit pBerdasarkan perkiraan dan asumsi yang ditarik secara kasar; Para peneliti berharap bahwa pengukuran baru ini akan menjadi komponen kunci dari pengamatan masa depan baik pada skala nuklir maupun bintang. Mereka melakukan pekerjaan mereka di Sebuah akselerator berkas elektron kontinu dipasang Di fasilitas Akselerator Nasional Thomas Jefferson di Newport News, Virginia. Pengukuran adalah puncak dari presentasi kedua dari percobaan Radius Pb, atau PREX-II, dan hasil tim. Ini diterbitkan hari ini di Physical Review Letters.

“Pengukuran ini menarik bagi dunia karena mengukur radius neutron ini dengan asumsi paling sedikit yang pernah dibuat,” kata Stu.Dua Penulis bersama Krishna Kumar, fisikawan nuklir eksperimental di Universitas Massachusetts Amherst, melalui panggilan video. “Itulah yang disebut sains eksperimentalntists hidup untuk. “

Dengan mengukur bagaimana elektron dengan belitan berbeda tersebar dari inti timbal, tim dapat mengetahui ketebalan kulit neutron, pengukuran yang sebelumnya sulit ditentukan karena neutron tidak memiliki muatan listrik. Untuk menggambar butiran pada ketebalan kulit neutron, tim melakukan pengukuran menggunakan gaya nuklir lemah, bukan gaya elektromagnetik yang mudah ditampilkan oleh elektron dan proton.

Isotop timbal ini, timbal 208, dipilih karena ukuran dan strukturnya; Ini adalah inti takhayul terbesar yang diketahui fisikawan, dan mungkin yang paling penting, adalah “sihir” ganda, yang berarti bahwa baik proton maupun neutron mengisi amplop orbital mereka sepenuhnya.

“Pb-208 sangat berguna karena mendekati bahan nuklir terpadu,” kata Bashaki. “Anda membutuhkan teknik teoretis itu untuk menggambarkan hal-hal yang besar dan berat.”

Ah, fisika, medan ekstrem. Dalam hal ini, memeriksa kulit neutron yang mengelilingi inti atom memiliki implikasi untuk memahami bintang neutron, objek terpadat di alam semesta kita di samping lubang hitam. Bintang neutron adalah inti dari bintang mati yang runtuh. Mereka begitu padat sehingga para ahli tidak sepenuhnya yakin apa yang ada pada inti mereka. itu a Itu telah disarankan Mereka mungkin merupakan sumber akson, kandidat untuk menjelaskan materi gelap.

“Tekanan material neutron membuat bintang neutron menghadapi gravitasi dan mencegahnya dari runtuh ke dalam lubang hitam,” kata rekan penulis studi Chuck Horowitz, ahli astrofisika di University of Illinois, dalam email. Kami menemukan kulit neutron yang relatif tebal pada timbal [lead], Ini berarti tekanan tinggi dan menunjukkan bahwa bintang-bintang neutron berukuran relatif besar. “

Ketebalan kulit timbal neutron diharapkan para astrofisikawan dapat lebih memahami sifat-sifat bintang neutron. Tabrakan bintang neutron telah diamati oleh gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh penggabungan; Karena bintang neutron padat dengan bahan nuklir, inti mereka tetap misterius – mereka dapat menjadi tuan rumah fisika baru, dalam bentuk wujud materi baru. Terkadang, memeriksa perilaku kecil partikel subatom dapat memberi tahu Anda lebih banyak tentang sebuah bintang daripada melihatnya melalui teleskop.

LebihBintang neutron biasanya hanya selebar 13,6 mil, menurut pengukuran ultra-presisi baru