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化学 物理研究小组发现的原子核厚皮

2019-05-01 17:05:21来源:

十多年来,来自圣路易斯华盛顿大学的化学家和物理学家的跨学科团队一直在追逐原子核。通过渐进式研究,他们向元素链向上移动到了钙-48,这是一种非常稀有的固体商品,其中子质比质子更多,因此每克价格高达10万美元。这是一个古怪的材料,这个特殊的研究采取了Robert Charity和Lee Sobotka--化学研究教授和艺术与科学化学和物理学教授 - 从杜克大学三角大学核实验室到能源部洛斯阿拉莫斯(NM)国家实验室。

“如果你把它放在桌子上,它会变成粉末,”共同作者慈善机构说。“钙在空气中很快氧化。这是一种担忧。”

最终,3克Ca-48有助于为Charity创造一个双刃剑的发现,并且是物理学教授Willem Dickhoff的共同作者:他们的研究小组发现了一个框架来预测中子在核中的位置以及预测皮肤的方法。核的厚度。

在11月29日发表在“ 物理评论快报”上的研究中,他们预测了中子如何形成厚皮,并且这颗Ca-48 - 3.5飞秒(fm)半径的皮肤 - 测量为0.249 + 0.023 fm。

为了将其转换为厘米,它的尺寸为2.49×10 -14厘米......但这里的关键发现是:皮肤比以前认为的更厚,更富中子。

“这将我们与天体物理学,特别是中子星物理学联系起来,”迪克霍夫谈到研究结果时说。“洛斯阿拉莫斯实验对于我们所追求的分析至关重要:最后,因为它有另外一组中子,它让我们得到的信息有助于我们进一步澄清中子星的物理学 - 中子有更多的中子相对于质子而言,它让我们有机会预测中子在Ca-48中的位置。这是关键信息,可以预测中子皮肤。“

对于Charity,Dickhoff和共同作者Hossein Mahzoon,博士15和杜鲁门州立大学物理学讲师,以及物理学博士候选人Mack Atkinson,追逐仍在继续。他们感兴趣地看着Ca-48计划通过位于弗吉尼亚州纽波特纽斯的托马斯杰斐逊国家加速器设施的电子加速器进行最干净的皮肤厚度测试。此外,他们继续将富含中子的原子核的元素链向慈善事业所称为Lead-208的“着名核心”,这是一项由物理学高级学生Michael Keim带头的研究。

“它将为我们提供一个关于我们的分析是否真正具有预测性的实验性处理,”迪克霍夫说。“我们认为我们有一个很好的论据,为什么我们认为它有一个厚厚的皮肤。有一大群人......谁预测皮肤较小。这与理解中子星的大小直接相关。它还不是水晶明确中子星有多大 - 它是半径。“

他们如何进行分析并达到预测框架也是他们长达十年的追求的一部分。他们的化学物理小组赞同“分散关系”,Dickhoff简单地解释说,引用Sobotka:“这是告诉你在被搔痒之前不要笑的东西。这意味着因果关系得到适当的考虑。” 简而言之,他们同时分析所有能量,而不是专注于单一能量。

自从2006年首次合并以来,他们使用了比利时核理论家Claude Mahaux在四分之一世纪前开发的色散光学模型(DOM)。他们扩展了它 - 跨越能量域和同位素 - 因此他们可以尝试预测核粒子的位置。

“我们必须采取技术措施来包括颗粒的敏感性,”迪克霍夫说。他用双手说明了中心,然后是原子核的其余部分:“如果他们在这里,他们也受到其他地方的影响。我们称之为'非局域'。” 没有它,你就无法做出这些预测。“

重,中子丰富的元素表现不同。因此,这支队伍不断提升重量级课程:Ca-40,Ca-48,Lead-208 ....... “要说:在失去中子之前你能沿着同位素链走多远?” 慈善机构说。它给皮肤游戏中的皮肤。

“当你放入额外的中子时,它不喜欢那样,对吧?” 慈善机构说原子核。“它必须弄清楚如何容纳这些额外的中子。它可以将它们均匀地放在整个核中。或者它可以将它们放在表面上。所以问题是:这种力在核的低密度区域是否更强,或者较弱的?”

迪克霍夫补充说:“我们知道质子在哪里,这在实验上已经很成熟。但你不能用中子轻易做到这一点。我只是想知道核子,质子或中子在做什么。它是如何花费它的时间?核子更具互动性 - 他们做的不是其他事情,而是静静地坐在他们的轨道上。这就是这种方法可以告诉我们的。“

他们的非本地DOM框架 - 十多年来正在制作中 - 使用计算机建模和计算以及实验室实验。迪克霍夫说,这使他们能够“做出有根据并且认真对待的预测”。“接下来,我们将对Lead-208进行测量。”