การวัดที่แม่นยำของอะตอมที่แปลกใหม่ในห้องปฏิบัติการทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจดาวนิวตรอนได้ดีขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในวัตถุที่รุนแรงที่สุดของเอกภพ การศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 22 มกราคมในPhysical Review Lettersสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุได้ว่าเปลือกของดาวนิวตรอนทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของธาตุหนักหลายสิบชนิด เช่น สังกะสี เงิน และทองหรือไม่สูตรดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนที่ก่อตัวขึ้นใหม่ (จุดสีขาวขนาดเล็ก) ตั้งอยู่ใจกลางซากซูเปอร์โนวา Cassiopeia A ที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 11,000 ปีแสง ในภาพนี้จากหอดูดาว Chandra X-ray ของ NASA การวัดรูปแบบของสังกะสีบนโลกได้
ให้เบาะแสใหม่แก่นักวิจัยเกี่ยวกับองค์ประกอบของดาวนิวตรอน
NASA, CXC, UNAM, IOFFE, D. PAGE, P. SHTERNIN ET AL
James Lattimer นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Stony Brook University ในนิวยอร์กกล่าวว่า “ความลึกลับที่เอาชนะได้อย่างหนึ่งของจักรวาลคือแหล่งกำเนิดของธาตุหนัก “การวัดมวลเหล่านี้ช่วยให้เราปรับสมการของเราเพื่อให้เราสามารถดำเนินการเพื่อยุติการอภิปรายได้”
ดาวนิวตรอนไม่ใช่ดาวจริงๆ เลย หลังจากที่ดาวมวลสูงระเบิดในซุปเปอร์โนวา ส่วนที่เหลือนั้นเป็นลูกบอลที่ร้อนและหนาแน่นซึ่งมีระยะทางประมาณ 20 กิโลเมตร ประกอบด้วยโปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอนจำนวนมาก ทรงกลมนั้นมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ โดยมีพื้นผิวที่งานวิจัยชิ้นหนึ่งประเมินว่าแข็งแรงกว่าเหล็กถึง 10 พันล้านเท่า ภายใต้สภาวะสุดขั้วเหล่านี้ นิวเคลียสของอะตอมที่ปกติแล้วไม่เสถียรสามารถดำรงอยู่ในชั้นนอกของดาวนิวตรอน
ประกอบด้วยโปรตอน 30 ตัวและ 52 นิวตรอน ซึ่งมากกว่า 34 นิวตรอนในรูปแบบสังกะสีทั่วไป ความท้าทายคือการแยกและวัดไอโซโทปหายาก ซึ่งส่วนใหญ่จะสลายตัวในเวลาไม่ถึงวินาที
ที่ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์ ทีมงานของ Wolf
ใช้เครื่องแยกมวลไอโซโทปแบบออนไลน์ ซึ่งประกอบด้วยลำแสงโปรตอนพลังงานสูงที่กระทบกับบล็อกยูเรเนียมคาร์ไบด์อย่างหนา โปรตอนแตกนิวเคลียสในเป้าหมาย ทำให้เกิดไอโซโทปแปลกใหม่มากมายที่สลายตัวเป็นอะตอมที่เสถียรกว่าอย่างรวดเร็ว จากนั้นนักวิจัยได้เปิดเผยอะตอมกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แยกจากกันด้วยมวล ภายในเวลาหลายสิบวินาที พวกเขาวัดมวลของตัวอย่างสังกะสี-82 บริสุทธิ์
นักวิจัยเปรียบเทียบมวลนี้กับการคาดการณ์ในแบบจำลองคอมพิวเตอร์ต่างๆ และพิจารณาว่าสังกะสี-82 อาจไม่มีอยู่ในดาวนิวตรอน ซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์องค์ประกอบของดาวนิวตรอนที่ได้รับการสนับสนุนเป็นอย่างดีที่สุด Lattimer เชื่อว่าแง่มุมของการศึกษานี้ไม่ใช่ผลงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุด การทดลองก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าแบบจำลองชั้นนำนั้นแม่นยำกว่าแบบอื่น แต่เขาประทับใจมากที่สุดกับศักยภาพของเทคนิคนี้ในการตรึงลักษณะของนิวเคลียสที่แปลกใหม่อื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นในดาวนิวตรอน
นักวิทยาศาสตร์ต้องการสร้างโปรไฟล์องค์ประกอบนี้ เนื่องจากดาวนิวตรอนอาจเป็นแหล่งกำเนิดของธาตุหนักจำนวนมากในเอกภพ ปฏิกิริยาฟิวชั่นในแกนของดาวฤกษ์ปกติจะทำให้เกิดคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับชีวิต แต่องค์ประกอบที่หนักที่สุดที่หลอมรวมสามารถสร้างได้คือเหล็ก นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มองหากระบวนการทางดาราศาสตร์อื่นที่มีพลังงานเพียงพอที่จะสร้างธาตุที่หนักกว่าจากโปรตอนและนิวตรอนมาเป็นเวลานาน
คำอธิบายหนึ่งคือองค์ประกอบเหล่านี้ก่อตัวขึ้นท่ามกลางความร้อนจัดและพลังงานของซุปเปอร์โนวา ไม่จำเป็นต้องมีดาวนิวตรอน แต่การจำลองแสดงให้เห็นว่าการระเบิดเหล่านี้มีปริมาณนิวตรอนไม่เพียงพอ ความต้องการนิวตรอนนั้นนำไปสู่แนวคิดที่แข่งขันกัน นั่นคือ ธาตุหนักก่อตัวขึ้นเมื่อดาวนิวตรอนสองดวงชนกันและวัสดุเปลือกโลกบางส่วนหนีออกสู่อวกาศ
ในการประเมินความเป็นไปได้นี้ นักทฤษฎีจำเป็นต้องปรับปรุงแบบจำลององค์ประกอบของดาวนิวตรอน Wolf กล่าว การวัดมวลของอะตอมหนักเช่น zinc-82 จะช่วยให้พวกเขาทำเช่นนั้นได้ จากนั้นนักดาราศาสตร์ก็สามารถสำรวจปริมาณธาตุหนักจำนวนมากในดาวฤกษ์ต่างๆ และเปรียบเทียบกับการคาดคะเนสิ่งที่จะเกิดขึ้นจากการชนกันของดาวนิวตรอน
credit : simplyblackandwhite.net moberlyareacommunitycollege.org ebonyxxxlinks.com bippityboppitybook.com bullytheadjective.org daddyandhislittlesoldier.org canyonspirit.net littlewinchester.org holyprotectionpreschool.org cmtybc.com
