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艺术渲染图:两个半透明的球体(划分代表锡原子核)相互碰撞破散落一阵五彩斑斓的碎片。在这些代表质子、中子和其簇的碎片中,有一个介子。图中显示为另一个内部带有两个较小球体的半透明球体,这两个较小球体则代表夸克。

  5月3日新闻,想像一下,把密歇根湖中的所有水——约莫跨越一万万亿加仑——所有倒入一个在寻常五金店里可以找到的那种四加仑水桶中。直觉告诉我们,这是不能能的:水太多,桶太小。然则,这种不寻常的密度却是宇宙天体中子星的一个界说特征。中子星直径约莫只有15英里,然而由于某些极端的物理学缘故原由,它们的质量要大于我们的太阳质量。

  不外最近,密歇根州立大学向导的一个国际研究小组乐成地在地球上模拟出中子星的宇宙状态,以更好地探讨这种极端科学。

  在实验中,研究小组选择用锡来缔造富含中子的致密核汤,以更近似地模拟中子星的环境。在日本理化研究所仁科加速器科学研究中央,研究团队将一束锡原子核组成的粒子束加速至靠近三分之二光速的速率。

  随后,研究职员让该高速行进的粒子束穿过薄薄的锡靶(或锡箔),来撞击锡原子核。原子核破碎以及残骸存在的那一瞬间(仅万亿分之一秒中的十亿分之一秒)犹如原子核组成要素——中子和质子——的超浓密区域。只管这种环境稍纵即逝,但存在时间却也足够长,可以发生介子这种有数粒子。

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  通过缔造和检测这些介子,研究小组可以让科学家更好地解答和核科学与中子星有关的恒久以来令人疑心的难题。例如,这项研究可以辅助科学家更好地形貌这种——可以防止中子星在其自身引力下塌缩进而变为黑洞的——内部压力。

密歇根州立大学国家超导盘旋加速器实验室核科学教授兼研究员Betty Tsang

  密歇根州立大学国家超导盘旋加速器实验室核科学教授兼研究员Betty Tsang说:“我们做的实验无法在其他地方发生,除了在中子星内部。”

  遗憾的是,科学家无法在中子星内部搭建一个实验室。除了超高的温度和壮大的引力之外,最近的中子星离我们也有约400光年那么遥远。

  不外,宇宙中另有另外一个地方,可以让科学家考察到物质聚积地云云致密的征象:粒子加速器实验室。在粒子加速器实验室里,科学家可以通过撞击原子核的设施将大量核物质压缩到异常小的体积内。

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  • 2021-06-23 00:00:15

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