深入觀察中子星的生長

2020-09-07 探索全頻

新的LLNL預測與中子星長大以及中子星合併中可能合成的元素緊密相關。圖片來源：NASA。

在原子核中，質子和中子在狹窄的空間共享能量和動量。但是，確切地說，它們如何共享使它們束縛在核內的能量，甚至是它們在核內的位置，仍然是核物理學家的主要難題。

勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和聖路易斯華盛頓大學的研究人員進行的一項新研究通過利用核散射實驗中的數據對核子（中子和質子）如何排列在核中進行了嚴格限制，從而解決了這些問題。該研究發表在《Physical Review C》和《Physical Review Letters》兩篇相應的論文中。

他們的分析表明，對於幾個基石原子核，質子和中子中只有一小部分佔據了使它們束縛在原子核中的全部能量的大部分，比標準理論處理的預期高出約50％。

此外，該研究對多個中子富核的「 中子皮」（多餘的中子堆積的區域）做出了新的預測。反過來，這些預測與中子星長大以及中子星合併中可能合成的元素緊密相關。

LLNL博士後和兩篇論文的主要作者Cole Pruitt說：「我們的研究結果定量地表明了不對稱，電荷和殼效應如何促進中子皮的產生，並推動了總結合能與最深核子的不成比例的份額。」

了解核不對稱能量如何隨密度變化是中子狀態方程的基本輸入，這決定了中子星的結構。但是直接測量中子皮並不容易。2010年Lead Radius實驗或PREX提供了關於Lead-208的第一個與模型無關的中子皮測量，但是由於不確定性很大，測量工作陷入了困境。一項更精確的後續實驗PREX II於2019年進行，預計很快會發布結果。

普魯伊特說：「綜合模型不僅應再現積分量（如電荷半徑或總結合能），還應規定核子如何共享動量和能量，同時要對模型預測的不確定性保持現實。」

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