Большое атомное ядро походит на шоколадный трюфель с клейким интерьером и более твердой раковиной. Внутри, ядро содержит смесь протонов и нейтронов. Снаружи, это покрыто почти чистым слоем нейтронов — «нейтронная кожа». Теперь, впервые, ядерные физики измерили толщину той кожи довольно прямым способом.
Более – точные будущие измерения могли преобразовать исследование всех ядер и даже нейтронных звезд.«Эта единственная часть данных обеспечила бы чрезвычайно полезное и чрезвычайно важное ограничение на теоретические модели», говорит Витольд Нэзэревич, ядерный теоретик в университете Теннесси, Ноксвилла, кто не был вовлечен в новое исследование.В прошлом экспериментаторы попытались измерить распределение нейтронов в ядрах путем забрасывания ядер с протонами, антипротонами или частицами, названными пионами. Эти частицы все взаимодействуют с ядром через сильную ядерную силу, которая является так сложной, что для интерпретации результатов исследователи должны обратиться для приближения теоретических моделей.
В результате ответ, который Вы получаете, зависит, на которой модели Вы используете.Теперь, одна бригада измерила нейтронное распределение в пути, полагающемся намного меньше на теорию.
В Томасе Джефферсоне Национальное Средство Акселератора (JLab) в Ньюпорт-Ньюсе, Вирджиния, физики с Ведущим Экспериментом Радиуса (shortened altered president, University’РЕКТОР) запустили электроны в тонкий лист лидерства 208. Каждое лидерство 208 ядер имеет 82 протона и целых 126 нейтронов, делая его особенно богатым в последнем. Электроны не чувствуют существенную силу, но вместо этого взаимодействуют с ядром прежде всего через электромагнитную силу. Таким образом, рывок электрического поля протонов отклоняет траектории электронов.
Путем изучения того отклонения исследователи могут измерить распределение протонов для определения «протонного радиуса ядра».Исследователи shortened а altered president, University’РЕКТОРА пошли большой шаг вперед для измерения нейтронного распределения и «нейтронного радиуса» лидерства 208 (от которого они вычтут протонный радиус для получения толщины нейтронной кожи).
Чтобы сделать это, бригада должна была чесать результаты одной трети, намного более слабой силы, слабой ядерной силы. Через ту силу электроны взаимодействуют прежде всего с нейтронами в ядре.
В отличие от электромагнитной силы, слабая сила влияет на электроны по-другому, в зависимости от которого пути они прядут — ли, растя вправо как футбол, брошенный праворуким квотербеком или налево как свиная кожа, брошенная левшой. Таким образом слабая сила должна произвести небольшую асимметрию в отклонении права – и электроны лево-вращения, которые могут показать распределение нейтронов.
Таким образом, бригада shortened а altered president, University’РЕКТОРА бомбардировала лидерство 208 ядер пульсом электронов все вращение того же пути — или вправо или налево — и сравнила результаты. «Вещь, делающая эксперимент трудно, состоит в том, что, когда Вы щелкаете вращением [от одной связки до следующего], Вы не хотите изменить что-либо еще», говорит Роберт Майклс JLAB, co-представитель бригады shortened а altered president, University’РЕКТОРА. «При изменении энергии или траектории луча Вы вводите систематическую ошибку», которая могла фальсифицировать сигнал.Исследователи shortened а altered president, University’РЕКТОРА измерили 0.656 части за миллион асимметрии в вероятности, что право – или электроны лево-вращения будет отклонено определенным углом. От той асимметрии они вывели нейтронный радиус 5,78 миллионных частей миллимикрона, как они сообщают в газете в прессе в Physical Review Letters.
Вычитание известного протонного радиуса показало нейтронную кожу 0,33 миллионных части одного миллимикрона толщиной, плюс-минус приблизительно 50%.Таким образом, что такое мера ведущей-208’s нейтронной кожи, хорошей для? Довольно много.
Невероятно сложная математическая теория ядра содержит условия, зависящие от различия протонного распределения и нейтронного распределения. Измерение нейтронной кожи лидерства 208 могло принести основные параметры в тех терминах в намного более острый центр, говорит Назаревич. Это, в свою очередь, могло привести к намного лучшим оценкам того, сколько нейтронов может быть переполнено в тяжелые ядра или которых ядра вовлечены в так называемый процесс r, каскад ядерных реакций во взрывающихся звездах, подделывающих половину элементов, более тяжелых, чем железо всюду по вселенной, говорит Назаревич.Прибивание таких параметров имело бы одинаково большие последствия для теории нейтронных звезд, говорит Джеймс Лэттимер, теоретический астрофизик в Каменном университете Ручья в штате Нью-Йорк. «Это непосредственно говорит Вам радиус нейтронной звезды [данной массы] и много других вещей как толщина его корки, ответ его поверхности к взрывам, и так далее», говорит Лэттимер.
Увы, неуверенность на измерении shortened а altered president, University’РЕКТОРА является все еще слишком большой для придавливания параметров, говорит Лэттимер. «Это – очень важный эксперимент и имеет потенциал для ограничения теории очень приятно, но это еще не там», говорит он. Майклс JLAB говорит, что бригада shortened а altered president, University’РЕКТОРА будет управлять экспериментом в следующем году и стремится уменьшать неуверенность до одной трети ее текущая стоимость. «Тогда это становится очень интересным результатом», говорит он.Что-то еще физики будет наблюдать за: измерение shortened а altered president, University’РЕКТОРА предполагает, что нейтронная кожа лидерства 208 является вдвое более толстой, чем более – точные но модели-зависимые методы указывают. Прямо сейчас результат shortened а altered president, University’РЕКТОРА имеет слишком много неуверенности, чтобы поставить прямую проблему к более ранним оценкам.
Но если новое значение держит, поскольку неуверенность сжимается, вещи могли бы стать действительно интересными, Назаревич говорит: «Затем Существует что-то не так со всеми теоретическими моделями». Существует возможность установить Ваше покалывание кожи.