Das große schwarze Kugel ist der CLAS detectorPhoto: Douglas Higinbotham (JLAB)
Neutronensterne haben eine renaissance, so weit wie der Raum, die Objekte gehen. Diese ultra-Dichte kollabierter Sterne sind die Quelle der letzten Jahr wichtigsten astrophysikalischen Entdeckungen, und Sie liefern könnte, das Universum mit viel von seinem gold und anderen schwereren Elementen. Aber, verwirrenderweise, viele Ihrer wichtigsten Eigenschaften, dürfen nicht von den Neutronen, die Sie benannt sind. Stattdessen werden die Protonen halten könnte, um Schlüssel zu vielen Neutronen-Sterne-Phänomen.
Die Wissenschaftler mithilfe von Daten aus einem amerikanischen Teilchenbeschleuniger im Vergleich, wie Protonen und Neutronen verhielt sich in Kollisionen zwischen Elektronen und Atomkernen. Es ist ein wichtiger Kernphysik Ergebnis, dass interstellaren hat Auswirkungen, wenn es darum geht, zu verstehen Neutronensternen.
“Die Analyse ist sehr überzeugend,” Oder Henne, assistant professor in der Physik am MIT, sagte Gizmodo. “Es macht uns denken, dass die Protonen sind viel wichtiger bei der Bestimmung der Eigenschaften von Neutronensternen als wir dachten.”
Neutronensterne sind Objekte im Raum, etwa das 1,5-fache zu zweimal die Masse der Sonne, aber verpackt in ein Raum weniger als 10 Meilen über. Wissenschaftler herausfinden, dass diese Sterne sind, bestehend vor allem aus Neutronen, mit einigen kleinen Prozentsatz der Protonen. Die Astronomen können nicht studieren, diese stars aus der Nähe—der nächste beobachtet, ist etwa 400 Lichtjahre entfernt—so dass Sie brauchen, um ähnlichkeiten in der lab.
Hier, das analoge war ein Jahrzehnt der Daten aus der continuous electron beam accelerator facility (CEBAF) CLAS-Detektor an der Thomas Jefferson National Accelerator Facility, in Virginia. Dieser Beschleuniger beschleunigt einen Strahl von Elektronen auf hohe Energien, bevor Sie Strahlen es in einer festen Ziel—in diesem Fall die Atomkerne. Diese neuen Ergebnisse vergleichen, wie Protonen gegen die Neutronen heraus erschossen, nachdem der Elektronenstrahl trifft den Gegner Kerne von deuterium, Kohlenstoff, Aluminium, Eisen und Blei.
Die Forscher waren daran interessiert, den Anteil der high-momentum Protonen schoss der Atome im Vergleich zu high-Impuls-Neutronen. Verwirrend fanden Sie, dass die höheren Keimzelle’ der Bruchteil von Neutronen, die mehr high-Impuls der Protonen heraus geschossen—aber die Zahl der high-Impuls-Neutronen blieb in etwa gleich, so das Papier in Nature veröffentlicht.
Diese Studie ist interessant für die Physik allein. Das team hat über ein Jahrzehnt alt Daten, die in anderen Experimenten in der Teilchenphysik normalerweise würde geworfen haben. Die Forscher waren in der Lage zu Graben in, und wählen Sie die Neutronen-signal für die erste Zeit, nach graduate student Meytal Duer, ein student an der Universität Tel Aviv in Israel, die die Studie leitete. Es ist die erste Studie, zu Messen und zu vergleichen, der Anteil der high-Impuls der Protonen und Neutronen in diesen Kollisionen, sagte Sie in einer Erklärung.
Warum ist das wichtig? Gut, wenn man das hochrechnet hin zu etwas, dass meist Neutronen, wie ein Neutronen-Stern, dann werden alle diese Neutronen könnte einen drastischen Effekt auf die Protonen in die Sterne, die zu Veränderungen der Verhaltensweisen, die wir beobachten von der Erde aus. Insbesondere bei hohen Energien der Protonen verändern könnten, die rate, mit der die Neutronensterne kühlen, oder die Beziehung zwischen Ihrer kleinen radius und große Masse, sagte Henne.
“Die Analyse scheint solide zu sein,” Thomas Aumann, Atomphysiker an der technischen Universität Darmstadt wer überprüft die Arbeit, sagte Gizmodo. Er stimmte zu, dass dies wichtige Informationen für das Verständnis Neutronensternen, aber darauf hingewiesen, dass der Vergleich nur eine Hochrechnung, so weit, und braucht noch Theoretiker entwickeln genau das, was der hohe Anteil von Protonen tun würde, um einen Neutronenstern.
Henne vereinbart, dass dieses Ergebnis muss nun Begriffen werden, das von dem theoretischen Physiker, und sagte, das experiment war begrenzt durch die Energie der Elektronen. Die CEBAF ist bald bekommen ein upgrade zu beschleunigen Elektronen zu höheren Energien.
Das team würde weiter forschen wollen, wie die Bestandteile der Protonen und Neutronen, die sogenannten quarks und Gluonen, tragen Ihre Beobachtungen.
Das neue Ergebnis wird nützlich sein für die Entwicklung von anderen Experimenten, wie die bevorstehenden DUNE neutrino-experiment im Bau am Fermilab in Chicago. Aber es zeigt auch, was Teilchen-Beschleunigern können uns über das Universum—Physiker können neu kleine, einfachere Neutronensternen hier auf der Erde.
“Es ist eine Menge zu verstehen, Schuppen”, sagte Henne. “Wie bewegen wir uns von quarks und Gluonen zu Protonen und Neutronen der Atomkerne in der Materie, die wir sehen.”
[Natur]