Tabrakan bintang neutron diperkirakan menghasilkan logam mulia seperti emas dan platinum. Karakteristik bintang-bintang ini tetap menjadi misteri, tetapi solusinya dapat ditemukan di inti atom timbal, salah satu blok bangunan terkecil di Bumi. Telah terbukti menantang untuk membuka rahasia kekuatan vital yang mengontrol interior bintang neutron dalam inti atom.
Sebuah studi baru dari Chalmers University of Technology, Swedia, dapat menawarkan jawabannya. Menggunakan model komputer, penelitian ini menyajikan terobosan dalam menghitung inti atom dari unsur berat dan stabil timbal.
Model yang dikembangkan bersama rekan-rekan di Amerika Utara dan Inggris, sekarang menunjukkan jalan ke depan. Ini memungkinkan prediksi properti presisi tinggi untuk isotop* timbal-208 dan apa yang disebut 'kulit neutron'.
Meskipun ukuran bintang neutron beberapa kilometer lebih besar dari inti atom, sifat-sifatnya umumnya diatur oleh fisika yang sama. Persamaannya adalah kekuatan vital yang mengikat proton dan neutron satu sama lain dalam inti atom. Sebuah bintang neutron juga dicegah untuk runtuh dengan gaya yang sama. Meskipun menjadi komponen fundamental dalam kosmos, gaya vital ini menantang untuk diperhitungkan dalam model komputer, terutama jika menyangkut inti atom yang berat dan kaya neutron seperti timbal. Akibatnya, perhitungan rumit para peneliti membuat mereka berjuang dengan banyak masalah yang belum terselesaikan.
Untuk memahami bagaimana gaya kuat bekerja dalam materi yang kaya neutron, para ilmuwan membutuhkan perbandingan yang bermakna antara teori dan eksperimen, pengamatan yang dilakukan di laboratorium dan dengan teleskop, dan simulasi teoretis yang andal.
Andreas Ekström, Associate Professor di Departemen Fisika di Chalmers dan salah satu penulis utama artikel tersebut, mengatakan, “Terobosan kami berarti bahwa kami telah mampu melakukan perhitungan seperti itu untuk elemen-lead terberat yang stabil.”
Para peneliti menggabungkan teori dengan data yang sudah ada sebelumnya dari studi eksperimental untuk membuat model komputasi baru. Setelah itu, metode statistik yang sebelumnya digunakan untuk mensimulasikan potensi penyebaran virus corona digabungkan dengan perhitungan yang rumit.
Sekarang dimungkinkan untuk menilai beberapa hipotesis gaya kuat menggunakan model baru untuk timbal. Prediksi berbagai inti atom, dari yang terlemah hingga terberat, juga dapat dibuat dengan menggunakan model tersebut.
126 neutron yang membentuk inti atom menciptakan lapisan luar atom, atau kulit. Sifat-sifat kekuatan vital berhubungan dengan ketebalan kulit. Memahami operasi gaya vital, baik pada inti atom maupun bintang neutron, dapat ditingkatkan dengan mengantisipasi ketebalan kulit neutron.
Pemimpin penelitian Christian Forssén, Profesor di Departemen Fisika di Chalmers, mengatakan, “Kami memperkirakan bahwa kulit neutron sangat tipis, yang dapat memberikan wawasan baru tentang gaya antara neutron. Aspek terobosan model kami adalah ia memberikan prediksi dan dapat menilai margin kesalahan teoretis. Ini sangat penting untuk dapat membuat kemajuan ilmiah.”
“Terobosan ini dapat mengarah pada model yang lebih tepat, misalnya, bintang neutron dan peningkatan pengetahuan tentang bagaimana ini terbentuk.”
“Tujuannya bagi kami adalah untuk memahami lebih baik bagaimana gaya kuat berperilaku di bintang neutron dan inti atom. Dibutuhkan penelitian selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana, misalnya, emas dan elemen lain dapat dibuat di bintang neutron – dan pada akhirnya, ini tentang memahami alam semesta.”
Referensi Jurnal:
- Hu, B., Jiang, W., Miyagi, T. et al. Prediksi ab initio menghubungkan kulit neutron 208Pb dengan gaya nuklir. Nat. fisik. 18, 1196–1200 (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01715-8
