Die grote zwarte bal is de cao ‘ s detectorPhoto: Douglas Higinbotham (JLAB)
Neutronensterren hebben een renaissance, de ruimte-objecten te gaan. Deze ultra-dense ingestort sterren zijn de bron van vorig jaar het meest belangrijke astrofysische ontdekking, en ze kunnen leveren u de universe met een groot deel van de goud-en andere zwaardere elementen. Maar, verwarrend genoeg, veel van hun belangrijkste eigenschappen mag niet afkomstig zijn van de neutronen ze een naam voor. In plaats daarvan, protonen kunnen houden om de sleutel tot de vele neutronenster fenomeen.
Wetenschappers met behulp van gegevens van een Amerikaanse deeltjesversneller in vergelijking met hoe protonen en neutronen zich op botsingen tussen elektronen en atoomkernen. Het is een belangrijke nucleaire fysica resultaat interstellaire gevolgen als het gaat om het begrijpen van neutronensterren.
“De analyse is zeer dwingend,” Of Kip, assistent-professor in de fysica aan het MIT, vertelde Gizmodo. “Het doet ons denken dat de protonen zijn veel belangrijker bij het bepalen van de eigenschappen van neutronensterren zijn dan we dachten.”
Neutronensterren zijn de objecten in de ruimte rond 1,5 keer meer dan twee keer de massa van de Zon, maar verpakt in een ruimte van minder dan 10 kilometer breed. Wetenschappers figuur dat deze sterren zijn vooral bestaat uit neutronen, met een kleine percentage van de protonen. Astronomen niet kunt bestuderen van deze sterren van dichtbij—de dichtstbijzijnde waargenomen is ongeveer 400 lichtjaar afstand—dus ze moeten maken analogen in het lab.
Hier zijn de analoge was een decennium van gegevens uit de continue elektronen versneller faciliteit (CEBAF s) CLAS detector op de Thomas Jefferson National Accelerator Facility in Virginia. Dit collider versnelt een bundel van elektronen tot hoge energieën voor het stralen in een vaste doelstelling—in dit geval de atoomkernen. Deze nieuwe resultaten te vergelijken hoe protonen versus neutronen shot na de elektronenstraal getroffen doel kernen van deuterium, carbon, aluminium, ijzer en lood.
De onderzoekers waren geïnteresseerd in het aandeel van de high-momentum protonen die schoot uit de atomen in vergelijking met hoog-momentum neutronen. Verwarrend, zij vinden dat de hogere kern’ fractie neutronen, de meer high-momentum protonen shot uit zijn—, maar het aantal high-momentum neutronen ongeveer hetzelfde, volgens het artikel gepubliceerd in de Natuur.
Deze studie is interessant voor de natuurkunde alleen. Het team gebruikt al meer dan een decennium van oude gegevens die andere deeltjes fysica experimenten normaal gesproken zou hebben gegooid. De onderzoekers waren in staat om te graven in en kies uit de neutron-signaal voor de eerste keer, volgens de student Meytal Duer, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Tel Aviv in Israël, die de studie leidde. Het is de eerste studie om te meten en te vergelijken met het aandeel van high-momentum protonen en neutronen in deze botsingen, zei ze in een verklaring.
Waarom is dit belangrijk? Nou, als je het extrapoleren van alle de weg naar iets dat meestal neutronen, zoals een neutronenster, dan gaan al die neutronen kunnen een dramatisch effect hebben op de protonen in de sterren, wat leidt tot veranderingen in het gedrag dat we waarnemen vanaf de Aarde. Specifiek, de hoog-energetische protonen kunnen wijzigen van het tarief dat de neutronensterren cool is, of de relatie tussen hun kleine straal en een enorme massa, zei Kip.
“De analyse lijkt stevig,” Thomas Aumann, nucleair fysicus van de Technische Universität Darmstadt die beoordeeld het werk, vertelde Gizmodo. Hij beaamt dat dit is belangrijke informatie voor het begrijpen van neutronensterren, maar merkte op dat de vergelijking is slechts een extrapolatie zo ver, en moet nog steeds theoretici te ontwikkelen wat de hoge fractie van protonen zou doen om een neutronenster.
Kip overeengekomen dat dit resultaat nu moet worden gekeken naar de theoretische natuurkundigen, en zeide: het experiment was beperkt door de energie van de elektronen. De CEBAF is binnenkort een upgrade naar het versnellen van elektronen om een hogere energieën.
Het team zou het volgende willen onderzoeken hoe de componenten van protonen en neutronen, de zogenaamde quarks en gluonen, die bijdragen aan hun waarnemingen.
Het nieuwe resultaat zal nuttig zijn voor de ontwikkeling van andere experimenten, zoals de komende DUIN neutrino-experiment in aanbouw op Fermilab. Maar het laat ook zien wat voor deeltje botsers ons kan vertellen over het universum—natuurkundigen kunnen recreëren kleine, eenvoudiger neutron stars hier op Aarde.
“Het is een stuk over het begrijpen van de schalen,” zei de Kip. “Hoe gaan we van quarks en gluonen te protonen en neutronen in de atoomkernen tot de materie die we zien.”
[Natuur]