중성자 별의 충돌은 금과 백금과 같은 귀금속을 생성하는 것으로 생각됩니다. 이 별들의 특성은 여전히 미스터리로 남아 있지만, 그 해답은 지구에서 가장 작은 빌딩 블록 중 하나인 납 원자핵에서 찾을 수 있습니다. 원자핵의 중성자별 내부를 제어하는 생명력의 비밀을 푸는 것은 어려운 일임이 입증되었습니다.
에서 새로운 연구 Chalmers University of Technology, 스웨덴이 답을 제시할 수 있습니다. 컴퓨터 모델을 사용하여 이 연구는 무겁고 안정적인 원소 납의 원자핵을 계산하는 돌파구를 제시합니다.
북미와 영국의 동료들과 함께 개발한 이 모델은 이제 앞으로 나아갈 길을 보여줍니다. 그것은 동위 원소* 납-208과 소위 '중성자 피부'에 대한 특성의 고정밀 예측을 가능하게 합니다.
중성자별의 크기는 별보다 몇 킬로미터 더 크지만 원자핵, 그 속성은 일반적으로 동일한 물리학의 지배를 받습니다. 공통분모는 결속력이 있는 생명력이다. 양성자 및 중성자 원자핵에서 서로에게. 중성자별도 같은 힘으로 붕괴되는 것을 방지합니다. 우주의 기본적인 구성 요소임에도 불구하고, 생명의 힘은 특히 납과 같이 무겁고 중성자가 풍부한 원자핵과 관련하여 컴퓨터 모델에서 설명하기 어렵습니다. 결과적으로 연구원들의 복잡한 계산으로 인해 많은 미해결 문제로 어려움을 겪고 있습니다.
중성자가 풍부한 물질에서 강한 힘이 어떻게 작용하는지 이해하기 위해 과학자들은 이론과 실험 사이의 의미 있는 비교, 실험실과 망원경으로 이루어진 관찰, 신뢰할 수 있는 이론적 시뮬레이션이 필요합니다.
Chalmers 물리학과 부교수이자 이 기사의 주요 저자 중 한 명인 Andreas Ekström은 다음과 같이 말했습니다. "우리의 획기적인 것은 우리가 가장 무거운 안정적인 원소 납에 대해 그러한 계산을 수행할 수 있다는 것을 의미합니다."
연구자들은 이론을 실험 연구의 기존 데이터와 병합하여 새로운 계산 모델을 만들었습니다. 이후 코로나바이러스의 잠재적 확산을 시뮬레이션하기 위해 이전에 사용되었던 통계적 방법이 복잡한 계산과 결합되었습니다.
이제 납에 대한 새로운 모델을 사용하여 몇 가지 강력한 힘 가설을 평가하는 것이 가능합니다. 가장 약한 것에서 가장 무거운 것까지 다양한 원자핵에 대한 예측도 이 모델을 사용하여 만들 수 있습니다.
원자핵을 구성하는 126개의 중성자는 원자의 외부 덮개 또는 피부를 만듭니다. 생명력의 속성은 피부의 두께와 관련이 있습니다. 원자핵과 중성자별 모두에서 생명력의 작용을 이해하는 것은 다음을 예측함으로써 향상될 수 있습니다. 중성자 피부의 두께.
Chalmers 물리학과 교수인 연구 리더인 Christian Forssen은 다음과 같이 말했습니다. “우리는 중성자 피부가 놀라울 정도로 얇아 중성자 사이의 힘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다고 예측합니다. 우리 모델의 획기적인 측면은 예측을 제공하고 이론적 오차 한계를 평가할 수 있다는 것입니다. 이것은 과학적 진보를 가능하게 하는 데 매우 중요합니다.”
"이 돌파구는 예를 들어 중성자 별에 대한 보다 정확한 모델과 이들이 어떻게 형성되는지에 대한 지식 증가로 이어질 수 있습니다."
“우리의 목표는 중성자별과 원자핵에서 강한 힘이 어떻게 작용하는지 더 잘 이해하는 것입니다. 예를 들어 중성자별에서 금과 기타 원소가 어떻게 생성될 수 있는지 이해하는 데 한 걸음 더 다가서게 되며 결국 우주를 이해하는 것입니다.”
저널 참조 :
- Hu, B., Jiang, W., Miyagi, T. et al. Ab initio 예측은 208Pb의 중성자 표피를 핵력과 연결합니다. Nat. 물리. 18, 1196–1200(2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01715-8
