Sự va chạm của các sao neutron được cho là tạo ra các kim loại quý như vàng và bạch kim. Đặc điểm của những ngôi sao này vẫn còn là một bí ẩn, nhưng giải pháp có thể được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử chì, một trong những khối xây dựng nhỏ nhất trên Trái đất. Nó đã được chứng minh là đầy thách thức để mở khóa bí mật của lực quan trọng điều khiển nội thất sao neutron trong nhân nguyên tử.
Một nghiên cứu mới từ Đại học Công nghệ Chalmer, Thụy Điển, có thể đưa ra câu trả lời. Sử dụng mô hình máy tính, nghiên cứu cho thấy một bước đột phá trong việc tính toán hạt nhân nguyên tử của nguyên tố nặng và ổn định chì.
Mô hình này, được phát triển cùng với các đồng nghiệp ở Bắc Mỹ và Anh, hiện đã cho thấy con đường phía trước. Nó cho phép dự đoán độ chính xác cao về các đặc tính của đồng vị * chì-208 và cái gọi là 'da neutron' của nó.
Mặc dù kích thước của một ngôi sao neutron lớn hơn nhiều km so với hạt nhân nguyên tử, các thuộc tính của nó thường được điều chỉnh bởi cùng một vật lý. Mẫu số chung là lực lượng quan trọng liên kết proton và nơtron với nhau trong hạt nhân nguyên tử. Tương tự như vậy, một ngôi sao neutron cũng được ngăn chặn sự sụp đổ bởi cùng một lực. Mặc dù là một thành phần cơ bản trong vũ trụ, nhưng lực quan trọng là một thách thức để tính đến trong các mô hình máy tính, đặc biệt là khi nói đến các hạt nhân nguyên tử nặng, giàu neutron như chì. Kết quả là, các tính toán phức tạp của các nhà nghiên cứu đã khiến họ phải vật lộn với nhiều vấn đề chưa được giải quyết.
Để hiểu được lực mạnh hoạt động như thế nào trong vật chất giàu neutron, các nhà khoa học cần có những so sánh có ý nghĩa giữa lý thuyết và thực nghiệm, những quan sát được thực hiện trong phòng thí nghiệm và với kính thiên văn, và những mô phỏng lý thuyết đáng tin cậy.
Andreas Ekström, Phó Giáo sư tại Khoa Vật lý tại Chalmers và là một trong những tác giả chính của bài báo, cho biết, “Bước đột phá của chúng tôi có nghĩa là chúng tôi đã có thể thực hiện các tính toán như vậy cho nguyên tố-chì nặng nhất ổn định nhất”.
Các nhà nghiên cứu đã hợp nhất các lý thuyết với dữ liệu có sẵn từ các nghiên cứu thực nghiệm để tạo ra một mô hình tính toán mới. Sau đó, một phương pháp thống kê trước đây được sử dụng để mô phỏng khả năng lây lan của coronavirus được kết hợp với các phép tính phức tạp.
Bây giờ có thể đánh giá một số giả thuyết lực mạnh bằng cách sử dụng mô hình mới cho chì. Các dự đoán cho các hạt nhân nguyên tử khác nhau, từ yếu nhất đến nặng nhất, cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình.
126 neutron tạo nên hạt nhân nguyên tử tạo ra lớp vỏ bên ngoài của nguyên tử. Các thuộc tính của lực sống có liên quan đến độ dày của da. Hiểu được hoạt động của lực quan trọng, cả trong hạt nhân nguyên tử và sao neutron, có thể được cải thiện bằng cách dự đoán độ dày của da neutron.
Trưởng nhóm nghiên cứu Christian Forssén, Giáo sư tại Khoa Vật lý tại Chalmers, cho biết, “Chúng tôi dự đoán rằng lớp da neutron mỏng một cách đáng kinh ngạc, có thể cung cấp những hiểu biết mới về lực giữa các neutron. Một khía cạnh đột phá của mô hình của chúng tôi là nó cung cấp các dự đoán và có thể đánh giá biên sai số lý thuyết. Điều này rất quan trọng để có thể đạt được tiến bộ khoa học ”.
“Bước đột phá có thể dẫn đến các mô hình chính xác hơn, ví dụ, các sao neutron và nâng cao kiến thức về cách chúng được hình thành.”
“Mục tiêu của chúng tôi là để hiểu rõ hơn về cách lực mạnh hoạt động trong các ngôi sao neutron và hạt nhân nguyên tử. Nghiên cứu phải tiến thêm một bước nữa để hiểu cách, ví dụ, vàng và các nguyên tố khác có thể được tạo ra trong các sao neutron– và vào cuối ngày, đó là việc hiểu về vũ trụ ”.
Tạp chí tham khảo:
- Hu, B., Jiang, W., Miyagi, T. và cộng sự. Dự đoán Ab khởi đầu liên kết vỏ neutron 208Pb với lực hạt nhân. Nat. Thể chất. 18, 1196–1200 (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01715-8
