質(zhì)子對(duì)中子星性質(zhì)的影響可能過(guò)大

由來(lái)自9個(gè)國(guó)家42個(gè)機(jī)構(gòu)的182名成員組成的一個(gè)名為CLAS Collaboration的國(guó)際財(cái)團(tuán)進(jìn)行的一項(xiàng)研究證實(shí)，與原子核中的質(zhì)子相比，增加中子數(shù)量也會(huì)增加其質(zhì)子的平均動(dòng)量。“ 自然 ”雜志報(bào)道的結(jié)果對(duì)中子星的動(dòng)力學(xué)有影響。

原子核充滿了質(zhì)子和中子，雖然不如中子星那么密集。

偶爾，如果它們距離足夠近，質(zhì)子和中子將配對(duì)并穿過(guò)原子核，并具有異常高的能量。

眾所周知，這種“短程相關(guān)”可以顯著促進(jìn)給定原子核的能量平衡和整體性質(zhì)。

CLAS Collaboration的研究人員基于對(duì)“連續(xù)電子束加速器設(shè)備”大型驗(yàn)收光譜儀(CLAS)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，這是一種基于弗吉尼亞州杰斐遜實(shí)驗(yàn)室的粒子加速器和探測(cè)器。

CLAS旨在檢測(cè)和記錄當(dāng)電子束撞擊原子目標(biāo)時(shí)發(fā)射的多個(gè)粒子。

該團(tuán)隊(duì)重新分析了2004年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中CLAS產(chǎn)生了5.01 GeV電子束來(lái)探測(cè)碳，鋁，鐵和鉛的核。隨著它們的不同尺寸，四種原子中的每一種在其原子核中具有不同的中子與質(zhì)子的比率，其中碳具有最少的中子和最多的中子。

“當(dāng)電子進(jìn)入并擊中原子核時(shí)，我們已經(jīng)擊中了質(zhì)子或中子。我們檢測(cè)到散射電子和散射的質(zhì)子或中子，“ 特拉維夫大學(xué)研究生Meytal Duer說(shuō)。

“這是第一項(xiàng)在短距離相關(guān)性中測(cè)量質(zhì)子和中子的研究，并比較了各自攜帶的高動(dòng)量分?jǐn)?shù)。”

Duer及其同事發(fā)現(xiàn)，隨著原子中相子的相對(duì)數(shù)量增加，質(zhì)子形成能量對(duì)的概率也會(huì)增加。

然而，中子配對(duì)的可能性大致保持不變。

這種趨勢(shì)表明，在具有高密度中子的物體中，少數(shù)質(zhì)子帶有不成比例的大部分平均能量。

“當(dāng)我們?cè)诤酥蝎@得50%以上的中子時(shí)，我們的高動(dòng)量質(zhì)子也比以前多50%，”麻省理工學(xué)院研究員Or Hen博士說(shuō)，他是該研究的合著者，也是該研究的發(fā)言人。數(shù)據(jù)挖掘協(xié)作。

“這可能是短距離相關(guān)所表現(xiàn)出的對(duì)偏好現(xiàn)象的結(jié)果。也就是說(shuō)，質(zhì)子和中子都喜歡與不同于自身的粒子配對(duì)20到1.在富含中子的原子核中，少數(shù)質(zhì)子將比豐富的中子具有更多的配對(duì)機(jī)會(huì)。

“這項(xiàng)研究的主要結(jié)果是隨著原子核變得越來(lái)越富中子，中子的配對(duì)概率飽和，而質(zhì)子的配對(duì)概率增加。”

“富中子原子中高能質(zhì)子的趨勢(shì)可能延伸到更中子密集的物體，如中子星。因此，質(zhì)子在這些極端物體中的作用可能比以前懷疑的人更重要，“Hen博士補(bǔ)充說(shuō)。

“這一啟示可能會(huì)動(dòng)搖科學(xué)家對(duì)中子星行為的理解。”

“例如，由于質(zhì)子可能攜帶比以前想象的更多的能量，它們可能有助于中子星的性質(zhì)，例如其剛度，質(zhì)量與尺寸的比例，以及它的冷卻過(guò)程。”

“所有這些屬性都會(huì)影響兩顆中子星如何融合在一起，我們認(rèn)為它是宇宙中主要的過(guò)程之一，它會(huì)產(chǎn)生比鐵更重的核，例如黃金，”他說(shuō)。

“現(xiàn)在我們知道恒星中的一小部分質(zhì)子是非常高度相關(guān)的，我們將不得不重新考慮中子星的行為。”