在原子核中，质子和中子在狭小的空间中共享能量和动量。但是，它们究竟是如何分享将它们束缚在原子核内的能量的——甚至是它们在原子核内的什么位置——仍然是核科学家的关键谜。
圣路易斯华盛顿大学和加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员进行了一项新研究，他们利用核散射实验的数据对核子(中子和质子)在原子核中的排列方式进行严格限制，从而解决了这些问题。这项研究发表在《物理评论C》和《物理评论快报》上。
化学研究教授Robert J. Charity，物理学教授Willem H. Dickhoff，化学和物理学教授Lee G. Sobotka, all in Arts &科尔·普鲁伊特(Cole Pruitt)目前是LLNL的博士后研究员，他于2019年在华盛顿大学获得了博士学位。作为他论文的一部分，普鲁特完成了这些论文的大部分工作。
他们的分析表明，对于几个基础原子核来说，极小部分的质子和中子拥有保持它们在原子核中的整体能量的lion’s，大约比标准理论处理的预期多50%。
此外，该研究还对由几个富含中子的原子核组成的“中子skin”区域进行了新的预测。反过来，这些预测与中子星成长的规模以及中子星合并过程中可能合成的元素密切相关。
普鲁伊特说:“我们的结果定量地表明，不对称、电荷和壳效应是如何促进中子表皮生成的，并将不成比例的总结合能驱动到最深的核子。”
理解核不对称能量如何随密度变化是中子状态方程的重要输入，而中子状态方程决定中子星的结构。但要直接测量中子皮肤并不容易。
普鲁伊特说:“一个全面的模型不仅要重现完整的量(如电荷半径或总结合能)，而且要详细说明核子如何共享动量和能量，同时要考虑模型预测的不确定性。”
在多信使天文学的新时代，普鲁伊特及其合作者所报道的工作为核物理学和天体物理学之间架起了一座强大的桥梁。测量报告的几个核的中子的皮肤在信中(物理评论快报)可以提供严格的限制丰中子物质的状态方程,这是一个关键成分了解中子星,” Jorge Piekarewicz说,佛罗里达州立大学的物理教授,著名理论家并没有参与这些研究。
这项工作由能源部科学办公室和国家核安全管理局资助。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2020/09/looking-skin-deep-at-the-growth-of-neutron-stars/