คิดว่าการชนกันของดาวนิวตรอนทำให้เกิดโลหะมีค่า เช่น ทองคำและแพลตตินั่ม ลักษณะของดาวเหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา แต่วิธีแก้ปัญหาสามารถพบได้ในนิวเคลียสของอะตอมตะกั่ว ซึ่งเป็นหนึ่งในหน่วยการสร้างที่เล็กที่สุดบนโลก ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าท้าทายในการไขความลับของพลังสำคัญที่ควบคุมภายในของดาวนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม
การศึกษาใหม่จาก มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Chalmers, สวีเดน สามารถให้คำตอบได้ โดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ การศึกษานี้นำเสนอความก้าวหน้าในการคำนวณนิวเคลียสอะตอมของตะกั่วธาตุหนักและเสถียร
โมเดลที่พัฒนาขึ้นร่วมกับเพื่อนร่วมงานในอเมริกาเหนือและอังกฤษ ได้แสดงให้เห็นหนทางข้างหน้าแล้ว ช่วยให้สามารถคาดการณ์คุณสมบัติของไอโซโทป* ลีด-208 และที่เรียกว่า 'ผิวนิวตรอน' ได้อย่างแม่นยำ
แม้ว่าขนาดของดาวนิวตรอนจะใหญ่กว่า an . หลายกิโลเมตร นิวเคลียสของอะตอมคุณสมบัติของมันถูกควบคุมโดยฟิสิกส์เดียวกัน ตัวส่วนร่วมคือพลังสำคัญที่ผูกมัด โปรตอน และ นิวตรอน ซึ่งกันและกันในนิวเคลียสของอะตอม ดาวนิวตรอนก็ถูกกันไม่ให้ยุบด้วยแรงเดียวกัน แม้จะเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในจักรวาล แต่แรงสำคัญก็ยังท้าทายในแบบจำลองคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงนิวเคลียสอะตอมที่หนักและอุดมด้วยนิวตรอน เช่น ตะกั่ว ผลที่ได้คือ การคำนวณที่ซับซ้อนของนักวิจัยทำให้พวกเขาต้องดิ้นรนกับปัญหาที่ยังไม่ได้แก้ไขมากมาย
เพื่อให้เข้าใจว่าแรงกระทำในสสารที่มีนิวตรอนสูงอย่างไร นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องมีการเปรียบเทียบที่มีความหมายระหว่างทฤษฎีและการทดลอง การสังเกตที่ทำในห้องปฏิบัติการและด้วยกล้องโทรทรรศน์ และการจำลองเชิงทฤษฎีที่เชื่อถือได้
Andreas Ekström รองศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ที่ Chalmers และหนึ่งในผู้เขียนหลักของบทความกล่าวว่า "ความก้าวหน้าของเราหมายความว่าเราสามารถดำเนินการคำนวณดังกล่าวสำหรับตะกั่วองค์ประกอบที่หนักที่สุดที่มีเสถียรภาพ"
นักวิจัยได้รวมทฤษฎีกับข้อมูลที่มีอยู่แล้วจากการศึกษาทดลองเพื่อสร้างแบบจำลองการคำนวณใหม่ หลังจากนั้น วิธีการทางสถิติที่เคยใช้เพื่อจำลองการแพร่กระจายของ coronavirus ที่อาจเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ถูกรวมเข้ากับการคำนวณที่ซับซ้อน
ขณะนี้ เป็นไปได้ที่จะประเมินสมมติฐานด้านแรงที่แข็งแกร่งหลายข้อโดยใช้โมเดลใหม่สำหรับตะกั่ว การคาดคะเนนิวเคลียสของอะตอมแบบต่างๆ ตั้งแต่อ่อนที่สุดไปจนถึงหนักที่สุด สามารถทำได้โดยใช้แบบจำลองนี้
126 นิวตรอนที่ประกอบกันเป็นนิวเคลียสของอะตอมจะสร้างเปลือกนอกหรือผิวหนังของอะตอม คุณสมบัติของพลังชีวิตสัมพันธ์กับความหนาของผิวหนัง การทำความเข้าใจการทำงานของแรงสำคัญ ทั้งในนิวเคลียสของอะตอมและดาวนิวตรอน สามารถปรับปรุงได้โดยคาดการณ์ล่วงหน้า ความหนาของผิวนิวตรอน.
Christian Forssén หัวหน้าฝ่ายวิจัย ศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ที่ Chalmers กล่าวว่า “เราคาดการณ์ว่าผิวนิวตรอนจะบางจนน่าตกใจ ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับแรงระหว่างนิวตรอน แง่มุมที่แปลกใหม่ของแบบจำลองของเราคือให้การคาดการณ์และสามารถประเมินขอบของข้อผิดพลาดทางทฤษฎีได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์”
“ความก้าวหน้านี้อาจนำไปสู่แบบจำลองที่แม่นยำยิ่งขึ้น เช่น ดาวนิวตรอน และเพิ่มพูนความรู้เกี่ยวกับวิธีการก่อตัวเหล่านี้”
“เป้าหมายของเราคือทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่าแรงกระทำในดาวนิวตรอนและนิวเคลียสของอะตอมเป็นอย่างไร การวิจัยต้องใช้เวลาอีกขั้นหนึ่งในการทำความเข้าใจว่าสามารถสร้างทองและองค์ประกอบอื่นๆ ในดาวนิวตรอนได้อย่างไร และท้ายที่สุดแล้ว ก็คือการทำความเข้าใจจักรวาล”
การอ้างอิงวารสาร:
- Hu, B. , Jiang, W. , Miyagi, T. et al. การคาดการณ์เบื้องต้นจะเชื่อมโยงผิวนิวตรอนของ 208Pb กับกองกำลังนิวเคลียร์ แนท. ฟิสิกส์. 18, 1196–1200 (2022). ดอย: 10.1038/s41567-022-01715-8
