일본의 물리학 자들은 지금까지 본 가장 무거운 칼슘 핵을 폭파했습니다. 그것은 칼슘의 가장 일반적인 형태보다 두 배나 많은 중성자이며, 이전 기록보다 더 많은 중성자입니다. 이 발견은 이전에 생각했던 것보다 더 많은 중성자를 핵으로 밀어 넣을 수 있으며 중성자 별 이론에 영향을 줄 수 있음을 시사합니다.
.아테네 오하이오 대학교의 이론적 핵 물리학자인 다니엘 필립스 (Daniel Phillips)는“이것은 실제로 중요하고 흥미로운 발견이다. 물리학 자의 핵 구조 모델은 대략 같은 수의 양성자와 중성자로보다 일반적인 핵으로 조정되었으며, 과학자들은 양성자와 중성자의 더 많은 일방적 인 비율로 핵에 추정 할 때 그 이론이 얼마나 잘못되면 얼마나 많은지를 알아야한다.
.원자 핵은 핵 강한 힘에 의해 함께 보유 된 양성자와 중성자로 구성됩니다. 양성자의 수는 원자의 동일성을 화학 요소로 결정합니다. 중성자의 수는 해당 요소의 동위 원소를 결정합니다. 교과서는 종종 많은 양성자와 중성자가 껌처럼 붙어 있기 때문에 핵을 묘사하지만 실제 핵은 훨씬 더 복잡합니다. 비록 이산 입자로 만들어졌지만 평균 핵은 표면 장력이있는 유체 액체처럼 작용합니다. 그러나 동시에, 핵은 추상 양자 에너지 껍질을 가지고 있으며, 그 껍질을 채우는 마법의 양성자 또는 중성자가있을 때 더 단단히 결합 될 수 있습니다. 더 큰 규모로는 전자 껍질을 채워질 때 원자가 더 비활성화됩니다. 또한, 양성자와 중성자는 핵의 특성과 안정성을 변화시키는 푸른 쌍과 트리오를 형성 할 수 있습니다.
이론가들은 이러한 경쟁 행동을 설명하기 위해 다른 모델을 사용합니다. 상대적으로 가벼운 핵의 경우, Ab initio 모델은 개별 양성자와 중성자 헤드의 상호 작용을 다룹니다. 그러나 이러한 모델은 더 무거운 핵을 위해 멍청하므로 이론가들은 양성자와 중성자의 분포를 연속 변수로 취급하는 "밀도 기능"을 기반으로 더 근사한 모델을 사용합니다. 수십 개의 이러한 모델은 물리학 자들이 종종 그리드와 같은 차트에서 시각화하는 한계 인 몇 개의 중성자가 핵을 고수 할 수있는 것만 큼 기본적인 것에 동의하지 않을 수 있습니다. 수직 축의 양성자 수와 수평 축의 중성자 수를 나타내는 차트에서 알려진 및 예측 된 핵은 하한 경계가 "중성자 드립 라인"에 표시되는 피클 모양의 늪을 형성합니다. 물리학 자들은 드립 라인이 어디에 있는지 정확히 알지 못합니다.
이제 East Lansing에있는 Wako와 Michigan State University (MSU)에있는 일본의 Riken Laboratory의 30 명의 팀 팀이 드립 라인이 예측하는 것보다 더 멀리 떨어져있는 새로운 중성자가 풍부한 핵의 배치를 만들어 냈습니다. 지난 주 신체 검토 레터 에서보고했습니다. . MSU의 실험자인 알렉산드라 게이드 (Alexandra Gade)는이 팀은 칼슘 근처에서 사냥을했다고 말했다.
Riken의 방사성 동위 원소 빔 공장을 사용하여 연구원들은 베릴륨 표적을 통해 빔을 발사하여 무거운 아연 핵을 찢어 버렸습니다. 그런 다음 매우 정확한 자기 분리기를 사용하여 잔해에서 방대한 핵을 분류했습니다. 결국, 팀은 칼슘 -59 및 칼슘 -60을 포함하여 8 개의 새로운 중성자가 풍부한 핵을 각각 39 개 및 40 개의 중성자로 생산했습니다. 두 개의 칼슘 -60 핵을 생산하기 위해 연구자들은 200 개의 아연 핵을 목표로 촬영해야했습니다.
새로운 결과는 Ab initio 모델을 시작하는 것으로 보이며,이 모델은 일반적으로 칼슘 -60이 존재하지 않아야한다고 예측합니다. 실제로, 데이터는 더 많은 중성자로 칼슘 핵을 만들 수 있다고 Gade는 말했다. 연구자들이 비교 한 35 개 모델 중에서, 모든 새로운 데이터에 가장 잘 맞는 두 가지는 칼슘 동위 원소가 칼슘 -70까지 존재한다고 예측합니다.
게이드는 드립 라인에 대한 스윕 일반화를하는 것을 경고합니다. 그러나 Phillips는 결과가 드립 라인을 더 잘 제한하기를 희망한다고 실험 자들은 단순히 그것을 느낄 필요가 없다고 말했다. "나는 그것이 요소에 의해 요소가되는 것이 문제가되지 않기를 바랍니다."라고 그는 말합니다. 근본적인 중요성 외에도 드립 라인의 위치는 중성자 별의 천체 물리학에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 별 잔재의 빵 껍질의 과정은 중성자가 풍부한 핵을 드립 라인으로 바로 생성하는 것으로 생각되므로 엄청나게 조밀 한 별의 정확한 특성과 구조는 드립 라인의 세부 사항에 달려있을 수 있습니다.
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실험자들은 칼슘의 더 무거운 동위 원소조차도 특성을 연구하기에 충분한 핵을 만들기를 희망합니다. 이러한 연구는 2022 년에 MSU가 새로운 7 억 3 천만 달러의 가속기 인 Rare Isotope Beams (Frib)의 시설 인 Riken의 기계보다 훨씬 강력 할 때 더 쉬워 질 수 있습니다. "우리는 계산을 보았고 [Frib에서] 우리는 칼슘 -68과 칼슘 -70을 볼 수 있어야한다"고 Gade는 말했다.
