十多年來(lái)，來(lái)自圣路易斯華盛頓大學(xué)的化學(xué)家和物理學(xué)家的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)一直在追逐原子核。通過(guò)漸進(jìn)式研究，他們向元素鏈向上移動(dòng)到了鈣-48，這是一種非常稀有的固體商品，其中子質(zhì)比質(zhì)子更多，因此每克價(jià)格高達(dá)10萬(wàn)美元。這是一個(gè)古怪的材料，這個(gè)特殊的研究采取了Robert Charity和Lee Sobotka--化學(xué)研究教授和藝術(shù)與科學(xué)化學(xué)和物理學(xué)教授 - 從杜克大學(xué)三角大學(xué)核實(shí)驗(yàn)室到能源部洛斯阿拉莫斯(NM)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

“如果你把它放在桌子上，它會(huì)變成粉末，”共同作者慈善機(jī)構(gòu)說(shuō)。“鈣在空氣中很快氧化。這是一種擔(dān)憂。”

最終，3克Ca-48有助于為Charity創(chuàng)造一個(gè)雙刃劍的發(fā)現(xiàn)，并且是物理學(xué)教授Willem Dickhoff的共同作者：他們的研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)框架來(lái)預(yù)測(cè)中子在核中的位置以及預(yù)測(cè)皮膚的方法。核的厚度。

在11月29日發(fā)表在“ 物理評(píng)論快報(bào)”上的研究中，他們預(yù)測(cè)了中子如何形成厚皮，并且這顆Ca-48 - 3.5飛秒(fm)半徑的皮膚 - 測(cè)量為0.249 + 0.023 fm。

為了將其轉(zhuǎn)換為厘米，它的尺寸為2.49×10 -14厘米......但這里的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是：皮膚比以前認(rèn)為的更厚，更富中子。

“這將我們與天體物理學(xué)，特別是中子星物理學(xué)聯(lián)系起來(lái)，”迪克霍夫談到研究結(jié)果時(shí)說(shuō)。“洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們所追求的分析至關(guān)重要：最后，因?yàn)樗辛硗庖唤M中子，它讓我們得到的信息有助于我們進(jìn)一步澄清中子星的物理學(xué) - 中子有更多的中子相對(duì)于質(zhì)子而言，它讓我們有機(jī)會(huì)預(yù)測(cè)中子在Ca-48中的位置。這是關(guān)鍵信息，可以預(yù)測(cè)中子皮膚。“

對(duì)于Charity，Dickhoff和共同作者Hossein Mahzoon，博士15和杜魯門州立大學(xué)物理學(xué)講師，以及物理學(xué)博士候選人Mack Atkinson，追逐仍在繼續(xù)。他們感興趣地看著Ca-48計(jì)劃通過(guò)位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的托馬斯杰斐遜國(guó)家加速器設(shè)施的電子加速器進(jìn)行最干凈的皮膚厚度測(cè)試。此外，他們繼續(xù)將富含中子的原子核的元素鏈向慈善事業(yè)所稱為L(zhǎng)ead-208的“著名核心”，這是一項(xiàng)由物理學(xué)高級(jí)學(xué)生Michael Keim帶頭的研究。

“它將為我們提供一個(gè)關(guān)于我們的分析是否真正具有預(yù)測(cè)性的實(shí)驗(yàn)性處理，”迪克霍夫說(shuō)。“我們認(rèn)為我們有一個(gè)很好的論據(jù)，為什么我們認(rèn)為它有一個(gè)厚厚的皮膚。有一大群人......誰(shuí)預(yù)測(cè)皮膚較小。這與理解中子星的大小直接相關(guān)。它還不是水晶明確中子星有多大 - 它是半徑。“

他們?nèi)绾芜M(jìn)行分析并達(dá)到預(yù)測(cè)框架也是他們長(zhǎng)達(dá)十年的追求的一部分。他們的化學(xué)物理小組贊同“分散關(guān)系”，Dickhoff簡(jiǎn)單地解釋說(shuō)，引用Sobotka：“這是告訴你在被搔癢之前不要笑的東西。這意味著因果關(guān)系得到適當(dāng)?shù)目紤]。” 簡(jiǎn)而言之，他們同時(shí)分析所有能量，而不是專注于單一能量。

自從2006年首次合并以來(lái)，他們使用了比利時(shí)核理論家Claude Mahaux在四分之一世紀(jì)前開(kāi)發(fā)的色散光學(xué)模型(DOM)。他們擴(kuò)展了它 - 跨越能量域和同位素 - 因此他們可以嘗試預(yù)測(cè)核粒子的位置。

“我們必須采取技術(shù)措施來(lái)包括顆粒的敏感性，”迪克霍夫說(shuō)。他用雙手說(shuō)明了中心，然后是原子核的其余部分：“如果他們?cè)谶@里，他們也受到其他地方的影響。我們稱之為'非局域'。” 沒(méi)有它，你就無(wú)法做出這些預(yù)測(cè)。“

重，中子豐富的元素表現(xiàn)不同。因此，這支隊(duì)伍不斷提升重量級(jí)課程：Ca-40，Ca-48，Lead-208 ....... “要說(shuō)：在失去中子之前你能沿著同位素鏈走多遠(yuǎn)?” 慈善機(jī)構(gòu)說(shuō)。它給皮膚游戲中的皮膚。

“當(dāng)你放入額外的中子時(shí)，它不喜歡那樣，對(duì)吧?” 慈善機(jī)構(gòu)說(shuō)原子核。“它必須弄清楚如何容納這些額外的中子。它可以將它們均勻地放在整個(gè)核中。或者它可以將它們放在表面上。所以問(wèn)題是：這種力在核的低密度區(qū)域是否更強(qiáng)，或者較弱的?”

迪克霍夫補(bǔ)充說(shuō)：“我們知道質(zhì)子在哪里，這在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)很成熟。但你不能用中子輕易做到這一點(diǎn)。我只是想知道核子，質(zhì)子或中子在做什么。它是如何花費(fèi)它的時(shí)間?核子更具互動(dòng)性 - 他們做的不是其他事情，而是靜靜地坐在他們的軌道上。這就是這種方法可以告訴我們的。“

他們的非本地DOM框架 - 十多年來(lái)正在制作中 - 使用計(jì)算機(jī)建模和計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。迪克霍夫說(shuō)，這使他們能夠“做出有根據(jù)并且認(rèn)真對(duì)待的預(yù)測(cè)”。“接下來(lái)，我們將對(duì)Lead-208進(jìn)行測(cè)量。”