Pagdadala ng Mga Bituin ng Neutron sa Daigdig

Ang impression ng isang artist ay nagpapakita ng dalawang translucent spheres na kumakatawan sa mga tin cores na nagbabanggaan at nabasag sa isang shower ng mga may kulay na shard. Kabilang sa mga particle na ito na kumakatawan sa mga proton, neutron, at kumpol, mayroong isang solong pion na ipinakita bilang isa pang translucent sphere na may dalawang maliit na sphere na kumakatawan sa mga quark sa loob. Kredito: Erin O’Donnell / Plant para sa Rare Isotope Beams

Ang isang pangkat sa pananaliksik sa internasyonal na pinamunuan ng Michigan State University ay tumulong sa paglikha ng mga kundisyon sa cosmic sa mabibigat na ion accelerator ng RIKEN sa Japan.

Isipin ang pagkuha ng lahat ng tubig sa Lake Michigan – higit sa isang quadrillion na mga galon – at pinipiga ito sa isang 4 na galon na timba ng uri na mahahanap mo sa isang tindahan ng hardware.

Ang isang mabilis na pagsusuri sa mga numero ay nagpapakita na ito ay dapat imposible: sobra at walang sapat na puwang. Ngunit ang kakaibang density na ito ay isang tumutukoy na tampok ng mga celestial na katawan na kilala bilang mga neutron star. Ang mga bituin na ito ay 15 milya lamang ang lapad, ngunit mayroon silang mas maraming masa kaysa sa ating araw, salamat sa ilang matinding pisika.

Ang isang pakikipagtulungan sa internasyonal na pinamunuan ng mga mananaliksik mula sa Michigan State University ay ngayon ay a bituin ng neutronMga kondisyong kosmiko sa Earth upang mas mahusay na maimbestigahan ang matinding agham na ito. Ibinahagi ng koponan ang kanilang mga resulta sa magazine Mga Sulat sa Physical Review Abril 19, 2021.

Para sa eksperimento, ang koponan ay pumili ng mga lata upang makatulong na lumikha ng isang siksik na nukleyar na sopas na mayaman sa mga neutron sa pamamagitan ng pagtulong sa mga bituin ng neutron na gayahin ang kanilang paligid. Pinabilis ng koponan ang isang sinag ng mga core ng lata sa halos dalawang-katlo ng bilis ng ilaw sa RIKEN Nishina Accelerator-Based Science Center ng Japan. Ang pananaliksik ay pinondohan ng Office of Nuclear Physics o DOE-SC sa Kagawaran ng Agham ng Agham ng Kagawaran ng Enerhiya at Ministri ng Edukasyon, Kultura, Palakasan, Agham at Teknolohiya – Japan o MEXT, Japan

Betty tsang

Betty Tsang, propesor ng science sa nukleyar at mananaliksik sa National Superconducting Cyclotron Laboratory sa MSU. Kredito: MSU

Ipinadala ng mga mananaliksik ang sinag na ito sa pamamagitan ng isang manipis na target ng lata o foil upang basagin ang mga core ng lata. Ang nukleo ay nagkawatak-watak at umiiral nang ilang sandali lamang – isang bilyong bilyong trilyon ng segundo – bilang isang napakalawak na rehiyon ng mga bloke ng gusali ng nukleyar na tinatawag na mga labi, proton, at neutron. Bagaman ang kapaligiran na ito ay panandalian, nabubuhay ito ng sapat na haba upang mabuo ang mga bihirang mga maliit na partikulo na tinatawag na pions (binibigkas na “cake” – “pi” ay nagmula sa Greek letter π).

Sa pamamagitan ng paglikha at pagtuklas sa mga pawn na ito, pinapayagan ng koponan ang mga siyentista na mas mahusay na masagot ang mga patuloy na katanungan tungkol sa mga nukleyar na agham at mga neutron na bituin. Halimbawa, ang pag-aaral na ito ay maaaring makatulong sa mga siyentipiko na mas mahusay na makilala ang panloob na presyon na pumipigil sa mga bituin ng neutron mula sa pagbagsak sa ilalim ng kanilang sariling gravity at maging mga itim na butas.

“Ang aming eksperimento ay hindi maaaring gawin kahit saan ngunit sa loob ng mga bituin ng neutron,” sabi ni Betty Tsang, isang propesor sa science at nukleyar ng nukleyar sa MSU National Superconducting Cyclotron Laboratory o NSCL.

Sa kasamaang palad, ang mga siyentista ay hindi maaaring mamili sa loob ng mga bituin ng neutron. Bukod sa bumubulusok na temperatura at napakalubhang puwersang gravitational, ang pinakamalapit na neutron star ay halos 400 light-years ang layo.

Gayunpaman, may isa pang lugar sa uniberso kung saan maaaring obserbahan ng mga siyentista ang hindi kapani-paniwalang siksik na naka-package na bagay. Ito ay nasa mga maliit na bahagi ng laboratoryo ng accelerator kung saan maaaring pagsamahin ng mga siyentipiko ang nuclei o nuclei ng mga atoms upang maiipit ang malaking dami ng materyal na nukleyar sa napakaliit na dami.

Siyempre, hindi rin ito isang piraso ng cake.

William Lynch

William Lynch, propesor ng physics nukleyar sa MSU Department of Physics and Astronomy sa College of Natural Science. Kredito: MSU

“Napakahirap ng eksperimento,” sabi ni Tsang. “Iyon ang dahilan kung bakit tuwang-tuwa ang koponan tungkol dito.” Sina Tsang at William Lynch, mga propesor ng physics nukleyar sa Kagawaran ng Physics at Astronomiya ng MSU, ang namuno sa pandaigdigang pangkat ng mga mananaliksik ng Spartan.

Sa pag-aaral na ito, ginamit ng mga nakikipagtulungan na instituto ang kanilang lakas upang makamit ang kanilang mga karaniwang layunin.

“Iyon ang dahilan kung bakit nagkokolekta kami ng mga nakikipagtulungan,” sabi ni Tsang. “Nalulutas namin ang mga problema sa pamamagitan ng pagpapalawak ng pangkat at pag-anyaya sa mga taong talagang alam kung ano ang ginagawa nila.”

Tahanan sa programang nagtapos sa ranggo ng nukleyar na physics ng Estados Unidos, pinangunahan ng MSU ang konstruksyon ng pion detector. Ang instrumento, na tinawag na SπRIT Time Projection Room, ay ginawa sa pakikipagtulungan sa Texas A&M University at RIKEN.

Ang accelerator ng maliit na butil ng RIKEN ay nagbigay ng lakas at bihirang neutron-rich tin nuclei na kinakailangan upang lumikha ng isang kapaligiran na kahawig ng isang neutron star. Ang mga mananaliksik mula sa Darmstadt Technical University sa Alemanya ay nag-ambag sa mga target ng lata na dapat matugunan ang mahigpit na mga pagtutukoy. Ang mga mag-aaral, kawani at miyembro ng guro mula sa iba pang mga institusyon sa Asya at Europa ay tumulong sa paglikha ng eksperimento at pag-aralan ang data.

Ang eksperimentong ito sa RIKEN’s accelerator ay nakatulong sa pag-unawa na ito sa mga bagong taas sa mga tuntunin ng parehong enerhiya at density, ngunit maraming iba pang mga hamon.

Kapag ang Rare Isotope Beams Facility o FRIB ay naging pagpapatakbo noong 2022, nangangako din itong magiging sentro ng internasyonal na kooperasyon sa agham nukleyar. At ang pasilidad ay magiging kakaibang kagamitan upang patuloy na tuklasin kung paano kumilos ang mga nukleyar na sistema sa matinding mga enerhiya at siksik.

“Kapag online ang FRIB, bibigyan kami ng higit na mga pagpipilian sa sinag at papayagan kaming gumawa ng mas tumpak na mga sukat,” sabi ni Tsang. “At papayagan kaming mas maintindihan ang loob ng mga neutron star at tuklasin ang mas kawili-wili at nakakagulat na mga bagay.”

Sanggunian: “Pagsisiyasat ng Symmetry Energy sa pamamagitan ng Spectral Pion Ratio”, J. Estee et al. (SπRIT Kooperasyon), 19 Abril 2021, Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.162701

Ang gawaing ito ay suportado ng DOE-SC sa ilalim ng bigyan ng bilang na DOE DESC0004835, DOE DESC0014530 at DOE-SC0021235.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.