據(jù)國外媒體報(bào)道，中子星最近似乎有“卷土重來”之勢。去年最重要的天體物理學(xué)發(fā)現(xiàn)就來源于中子星，并且宇宙中大部分金等重元素可能都由中子星提供。但令人不解的是，中子星的大多數(shù)重要特性似乎都與“中子”無關(guān)，倒是質(zhì)子也許在中子星的許多特殊現(xiàn)象中發(fā)揮了重要作用。
用粒子加速器開展的新研究或?qū)⒏淖兾覀儗χ凶有堑恼J(rèn)識
科學(xué)家利用一臺(tái)美國粒子加速器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了電子撞擊原子核時(shí)、質(zhì)子與中子的表現(xiàn)。這項(xiàng)核物理研究結(jié)果具有重要意義，可幫助科學(xué)家更好地認(rèn)識中子星?！胺治鼋Y(jié)果令人非常驚訝?！甭槭±砉W(xué)院物理學(xué)助理教授奧爾·漢（Or Hen）表示，“質(zhì)子在中子星特性中發(fā)揮的作用似乎比我們原本認(rèn)為的重要得多?！?/p>
中子星是一種密度極大的天體，質(zhì)量約為太陽的1.5至2倍，但直徑只有16公里左右?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種天體主要由中子和少量質(zhì)子構(gòu)成。天文學(xué)家無法對它們展開近距離研究，因?yàn)樽罱闹凶有且苍?00光年開外，因此只能在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬。
科學(xué)家利用托馬斯·杰斐遜國家加速器裝置中的連續(xù)電子束加速器裝置十年來提供的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)室中打造了一個(gè)中子星模擬物。對撞機(jī)先是將一束電子加速，使電子束獲得很高能量，然后讓其與原子核相撞。此次研究讓高能電子束撞擊氘、碳、鋁、鐵和鉛原子核，然后對釋放出的質(zhì)子和中子展開比較。
研究人員對原子中釋放出的高能質(zhì)子與高能中子的比例很感興趣。奇怪的是，他們發(fā)現(xiàn)原子核中的中子所占比例越高，釋放出的高能質(zhì)子就越多，但高能中子的數(shù)量卻始終不變。
這項(xiàng)研究的物理原理本身就夠有趣了。該團(tuán)隊(duì)使用的數(shù)據(jù)往往被其它粒子物理實(shí)驗(yàn)棄之不顧。而這些研究人員卻對其展開了深入挖掘，首次發(fā)現(xiàn)了其中的獨(dú)特規(guī)律。以色列特拉維夫大學(xué)研究生、帶領(lǐng)本次研究的梅塔爾·杜爾（Meytal Duer）指出，這是首次測量并比較電子與原子核對撞產(chǎn)物中高能質(zhì)子與中子比例的實(shí)驗(yàn)。
這項(xiàng)研究究竟意義何在？假如從上述研究結(jié)果向外推，套用到某種幾乎全部由中子構(gòu)成的物體上（比如中子星），那么這些中子也許會(huì)對中子星中含有的質(zhì)子比例產(chǎn)生重大影響，從而產(chǎn)生我們從地球上觀察到的種種行為變化。說得更具體些，高能質(zhì)子也許會(huì)改變中子星的冷卻速率，或者中子星直徑與質(zhì)量之間的關(guān)系。
“這些分析結(jié)果看上去挺可靠?！钡聡_(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)核物理學(xué)家托馬斯·奧曼恩（Thomas Aumann）在評審該研究后指出。他贊同這些信息可幫助我們更好地認(rèn)識中子星，但他也指出，這些比較目前還僅是推斷而已，還需理論學(xué)家展開進(jìn)一步研究，才能確定較高的質(zhì)子含量究竟會(huì)對中子星造成怎樣的影響。接下來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃對構(gòu)成質(zhì)子和中子的夸克和膠子展開研究，分析這兩種粒子能否有助于自己的觀測結(jié)果。
此次研究結(jié)果還將對其它實(shí)驗(yàn)有所助益，如費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室即將開展的DUNE中微子實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)它也體現(xiàn)了粒子對撞機(jī)對我們認(rèn)識宇宙起到的重要作用：有了粒子對撞機(jī)，物理學(xué)家便可以在地球上打造一顆簡化版的微型中子星?！斑@在很大程度上與理解物質(zhì)尺度有關(guān)，”奧爾·漢表示，“從夸克和膠子，到質(zhì)子和中子，再到原子核，再到我們用肉眼可見的物質(zhì)?！?/p>
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