Fisikawan membalik pemercepat partikel untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang inti inti

Menembak ion ke awan proton, seperti melempar panah atom dengan kecepatan cahaya, dapat memberikan gambaran yang jelas tentang struktur atom. Kredit: Jose-Louis Olivers, MIT

Berkas tembakan ion di awan proton dapat membantu peneliti memetakan fungsi internal bintang neutron.

Kesehatan dan medis Dengan Dan di tempat lain seberkas ion meledak dalam awan proton – seperti melempar panah atom dengan kecepatan cahaya – untuk memetakan struktur AtomIntinya

Eksperimen adalah bentuk kebalikan dari kulit partikel normal, yang melemparkan elektron ke dalam inti atom untuk menyelidiki strukturnya. Tim menggunakan metode “dinamika terbalik” ini untuk memberikan pandangan yang jelas tentang proton dan neutron inti, serta pasangan jarak pendek yang saling terkait (SRC), untuk mengekstrak efek mekanis kuantum yang tidak menentu di dalam inti. Ini adalah pasangan proton atau neutron yang terikat sebentar untuk membentuk tetesan materi atom super padat dan diperkirakan mendominasi lingkungan ultradensi bintang neutron.

Hasil, diterbitkan pada Maret 2021, 2021 Fisika Alam, Buktikan bahwa kinetika terbalik dapat digunakan untuk mengidentifikasi struktur nuklir yang lebih tidak stabil – dinamika bintang neutron dan mekanisme yang mereka gunakan untuk memahami proses yang mereka gunakan untuk menghasilkan bahan berat.

“Kami telah membuka pintu untuk mempelajari tidak hanya inti yang stabil, tetapi juga inti yang kaya neutron seperti pasangan ACC, yang sama melimpahnya dengan lingkungan. Bintang neutron Sintesis, ”kata rekan penulis penelitian atau Hen, asisten profesor fisika di MIT. “Ini membawa kita lebih dekat untuk memahami fenomena astrofisika ekstraterestrial semacam ini.”

Rekan penulis Hein termasuk Julian Kahlbo dan Afrin Segrera dari MIT, Eli Paisetzaki dari Universitas Tel-Aviv dan peneliti di Universitas Teknik Darmstadt, Institut Bersama Penelitian Atom di Rusia (JINR), Energi Alternatif Prancis dan Komisi Energi Atom Untuk Riset Ion Berat Jerman.

Akselerator terbalik

Kulit partikel biasanya menyelidiki struktur atom dengan menyebarkan elektron, sehingga elektron berenergi tinggi dipanggil ke dalam awan stasioner dari inti target. Ketika sebuah elektron mencapai inti, ia menyebarkan proton dan neutron dan kehilangan energi dalam proses elektron. Para peneliti mengukur kekuatan berkas elektron sebelum dan sesudah interaksi ini untuk menghitung energi inti dari proton dan neutron yang ditendang.

Hamburan elektron adalah cara sempurna untuk menyusun ulang nukleus secara struktural, ini juga merupakan permainan untung-untungan. Peluang elektron mencapai inti relatif rendah, ketika satu elektron secara komparatif lebih kecil daripada seluruh inti. Untuk meningkatkan kemungkinan ini, balok selalu dibebani dengan kerapatan elektron yang lebih tinggi.

Ilmuwan juga menggunakan biji proton sebagai pengganti elektron untuk menyelidiki nukleus, karena proton relatif besar dan targetnya lebih mungkin terluka. Proton, bagaimanapun, lebih kompleks dan terdiri dari quark dan lem, interaksinya dapat memperkeruh interpretasi akhir dari nukleus itu sendiri.

Untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas, fisikawan telah membalikkan susunan teoritis tradisional dalam beberapa tahun terakhir: dengan menargetkan proton dalam inti atau ion, para ilmuwan tidak hanya dapat mengukur proton dan neutron yang tersebar secara langsung, tetapi juga membandingkan aslinya dengan proton target dalam neuron. dengan potongan itu.

“Dengan kinematika terbalik kita tahu persis apa yang terjadi setelah proton dan neutron di dalam inti dihilangkan.”

Mengemudi kuantum

Tim mengadaptasi dinamika terbalik ini dengan bantuan berkas inti karbon-12 dengan berkas inti karbon-12, berkas proton tetap, dengan bantuan kulit partikel genRN, yang mereka bidik 47 miliar elektron. -volt.

Pada energi setinggi itu, inti yang berinteraksi dengan proton menonjol dari data, dibandingkan dengan inti non-penjejak yang energinya jauh lebih sedikit. Dengan cara ini, peneliti dapat dengan cepat membedakan setiap interaksi yang terjadi antara inti dan proton.

Dari interaksi ini, tim mencari konfigurasi boron-11 – karbon-12, minus proton tunggal, dan membongkar atom sisa. Jika sebuah inti berawal dari karbon-12 dan mengalami cedera sebagai boron-11, itu hanya dapat berarti bahwa ia bertemu dengan proton target sehingga satu proton akan jatuh. Jika proton target menjatuhkan lebih dari satu proton, maka akibat dari efek mekanis kuantum di dalam nukleus akan sulit dijelaskan. Tim membedakan Boron-11 sebagai tanda tangan yang jelas dan membuang setiap bidak ringan yang terpengaruh secara kuantitatif.

Tim menghitung kekuatan proton yang dijatuhkan dari inti karbon-12 asli berdasarkan setiap interaksi yang dihasilkan oleh boron-11. Ketika mereka mengatur energi dalam grafik, polanya sangat cocok dengan distribusi karbon-12 yang mapan – validitas dari metode energi tinggi terbalik.

Mereka kemudian mengubah teknik tersebut menjadi pasangan jarak pendek yang saling terkait dan mereka mencoba untuk melihat apakah mereka dapat merekonstruksi energi individu dari setiap partikel dalam suatu pasangan – informasi dasar untuk memahami dinamika akhir bintang neutron dan objek padat neutron lainnya.

Mereka mengulangi percobaan dan kali ini mencari konfigurasi boron-10, karbon-12, minus proton dan neutron. Deteksi Boron-10 berarti bahwa inti karbon-12 berinteraksi dengan proton target, menjatuhkan proton dan pasangan terikatnya, neutron. Untuk menghitung kekuatan neutron dan kekuatan pasangan SRC asli, para ilmuwan dapat mengukur kekuatan proton target dan proton knock-out.

Secara keseluruhan, para peneliti mengamati 20 interaksi SRC dan memetakan distribusi karbon-12 energi SRC dari mereka, yang sejalan dengan eksperimen sebelumnya, menunjukkan bahwa kinetika fit digunakan untuk mengidentifikasi pasangan SRC dengan inti yang lebih tidak stabil dan bahkan radioaktif. selesai.

Julian Kahlbo, penulis bersama postdoc dan co-lead di MIT dan Tel-Aviv University, mengatakan: “Milidetik sudah cukup bagi kita untuk membuatnya, membiarkannya berinteraksi dan melepaskannya. Jadi sekarang kita dapat menambahkan lebih banyak neutron ke sistem dan melihat bagaimana SRC ini berevolusi, yang akan membantu bintang neutron kita mengetahui apa yang akan terjadi. Ada lebih banyak neutron dari apapun di alam semesta. “

Referensi: M. Patsuke, J. Cahlbo, G. Lascaris, m. Duar, V. Lenivenko, EP Segara, T. Autovulayev, g. Johansson, t. Aumann, “Mengukur Knockout Nuklir Dinamis Terbalik yang Tidak Terganggu Menggunakan Berkas Karbon”. Corsi, oh. Hen, m. Capishin, V. Panin, e. Paisetzaki dan The [email protected] Kolaborasi, 29 Maret 2021, Fisika Alam.
DOI: 10.1038 / s41567-021-01193-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Penerima Quantum-Enhanced Canggih Meningkatkan Komunikasi Serat Optik

Ilustrasi yang menunjukkan bagaimana pendeteksian foton yang unik digunakan untuk umpan balik. Setelah parameter yang benar untuk balok referensi telah ditetapkan, status input...

Video yang ditingkatkan menunjukkan debu selama penerbangan helikopter cerdas NASA ke Mars

Per Laboratorium Propulsi Jet 21 April 2021 https://www.youtube.com/watch?v=2aADYG4KaKc NASAHelikopter Ingenuity dapat dilihat di sini lepas landas, meluncur, dan kemudian mendarat di permukaan Mars pada 19 April 2021....

Terkadang menggunakan gelombang ultrasonik untuk membuat pola yang tidak berulang

Pola dua dimensi kuasiperiodik. Kredit: Atas kebaikan Fernando Guevara Vasquez Proses menghasilkan pola kuis dapat menghasilkan materi yang dapat disesuaikan. Matematikawan dan insinyur di Universitas...

Tinta Polimer Konduktif Baru Membuka Jalan bagi Barang Elektronik Cetak Generasi Berikutnya

Para peneliti di Universitas Linköping di Swedia telah mengembangkan pewarna polimer yang stabil dengan konduktivitas tinggi. Material tipe-n baru hadir dalam bentuk tinta...

Gorila Gunung Dapat Menggunakan Irama Dada Untuk Membesarkan Diri

Payudara pria berdebar kencang. Pendanaan: Jordi Galbany / Dian Fossey Gorilla Fund Memukul dada dengan gorila gunung - dengan cepat mengetuk dada dengan tangan...

Newsletter

Subscribe to stay updated.