يُعتقد أن اصطدام النجوم النيوترونية ينتج عنه معادن ثمينة مثل الذهب والبلاتين. تظل خصائص هذه النجوم لغزًا ، لكن الحل يمكن العثور عليه في نواة الذرة الرصاصية ، وهي واحدة من أصغر وحدات البناء على وجه الأرض. لقد ثبت أنه من الصعب الكشف عن أسرار القوة الحيوية التي تتحكم في الأجزاء الداخلية للنجم النيوتروني في نواة الذرة.
دراسة جديدة من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا، السويد ، يمكن أن تقدم الأجوبة. باستخدام نموذج حاسوبي ، تقدم الدراسة طفرة في حساب النواة الذرية لعنصر الرصاص الثقيل والمستقر.
يُظهر النموذج ، الذي تم تطويره مع زملاء في أمريكا الشمالية وإنجلترا ، الطريق إلى الأمام. إنه يتيح تنبؤات عالية الدقة بخصائص النظير * الرصاص 208 وما يسمى بـ "الجلد النيوتروني".
على الرغم من أن حجم النجم النيوتروني أكبر بعدة كيلومترات من نواة ذرية، خصائصه بشكل عام تحكمها نفس الفيزياء. القاسم المشترك هو القوة الحيوية التي تربط البروتونات و النيوترونات لبعضهم البعض في نواة ذرية. وبالمثل ، يُمنع النجم النيوتروني من الانهيار بنفس القوة. على الرغم من كونها مكونًا أساسيًا في الكون ، إلا أن القوة الحيوية تمثل تحديًا في حساب نماذج الكمبيوتر ، خاصة عندما يتعلق الأمر بنوى ذرية ثقيلة غنية بالنيوترونات مثل الرصاص. ونتيجة لذلك ، فإن الحسابات المعقدة للباحثين تركتهم يكافحون مع العديد من القضايا التي لم يتم حلها.
لفهم كيفية عمل القوة القوية في المادة الغنية بالنيوترونات ، يحتاج العلماء إلى مقارنات ذات مغزى بين النظرية والتجربة ، والملاحظات التي تتم في المختبرات والتلسكوبات ، والمحاكاة النظرية الموثوقة.
قال أندرياس إكستروم ، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء في تشالمرز وأحد المؤلفين الرئيسيين للمقال ، "إن اختراقنا يعني أننا تمكنا من إجراء مثل هذه الحسابات لأثقل عنصر ثابت."
دمج الباحثون النظريات مع البيانات الموجودة مسبقًا من الدراسات التجريبية لإنشاء نموذج حسابي جديد. بعد ذلك ، تم الجمع بين طريقة إحصائية مستخدمة سابقًا لمحاكاة الانتشار المحتمل لفيروس كورونا وحسابات معقدة.
أصبح من الممكن الآن تقييم العديد من فرضيات القوة القوية باستخدام النموذج الجديد للرصاص. يمكن أيضًا التنبؤ بمختلف النوى الذرية ، من الأضعف إلى الأثقل ، باستخدام النموذج.
ال 126 نيوترون التي تشكل النواة الذرية تخلق الغلاف الخارجي للذرة ، أو الجلد. ترتبط خصائص القوة الحيوية بسمك الجلد. يمكن تحسين فهم عمل القوة الحيوية ، سواء في النوى الذرية أو النجوم النيوترونية ، من خلال توقع سمك الجلد النيوتروني.
قال قائد البحث كريستيان فورسين ، الأستاذ في قسم الفيزياء في تشالمرز ، "نتوقع أن يكون جلد النيوترون رقيقًا بشكل مدهش ، وهو ما يمكن أن يوفر رؤى جديدة للقوة بين النيوترونات. يتمثل أحد الجوانب الرائدة في نموذجنا في أنه يوفر تنبؤات ويمكنه تقييم الهوامش النظرية للخطأ. هذا أمر بالغ الأهمية لتكون قادرًا على إحراز تقدم علمي ".
"يمكن أن يؤدي الاختراق إلى نماذج أكثر دقة ، على سبيل المثال ، النجوم النيوترونية وزيادة المعرفة بكيفية تشكل هذه النجوم."
"الهدف بالنسبة لنا هو أن نفهم بشكل أفضل كيف تتصرف القوة القوية في النجوم النيوترونية والنواة الذرية. إنها تقترب من البحث خطوة واحدة لفهم كيف ، على سبيل المثال ، يمكن إنشاء الذهب والعناصر الأخرى في النجوم النيوترونية - وفي نهاية اليوم ، يتعلق الأمر بفهم الكون ".
المرجع مجلة:
- Hu ، B. ، Jiang ، W. ، Miyagi ، T. et al. تربط تنبؤات AB initio الجلد النيوتروني البالغ 208Pb بالقوى النووية. نات. فيز. 18 ، 1196-1200 (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01715-8
