作者马特·达文波特，密歇根州立大学 一个艺术家的印象显示了两个半透明的球体，代表锡核，在一簇彩色碎片中碰撞和破碎
在这些代表质子、中子和它们的团簇的碎片中，有一个π介子，显示为另一个半透明的球体，里面有两个代表夸克的小球体
荣誉:艾琳·安东内尔/稀有同位素束设施 想象一下，把密歇根湖里的水——超过1000万加仑——挤到一个4加仑的桶里，就像你在五金店里看到的那种
对这些数字的快速回顾表明，这应该是不可能的:东西太多，空间不够
但是这种奇怪的密度是被称为中子星的天体的决定性特征
这些恒星只有大约15英里宽，但是由于一些极端的物理现象，它们比我们的太阳质量更大
由密歇根州立大学的研究人员领导的一项国际合作现在已经模拟了中子星在地球上的宇宙条件，以更好地探索这一极端科学
该团队在《物理评论快报》杂志上分享了他们的研究结果
在实验中，研究小组选择锡来帮助创造一种富含中子的致密核汤，帮助它更接近地模拟中子星的环境
该小组在日本的RIKEN Nishina加速器科学中心将锡原子核制成的光束加速到接近光速的三分之二
这项研究由美国核物理办公室资助
S
能源部科学办公室，以及日本教育、文化、体育、科学和技术部，或日本MEXT
研究人员将该光束通过一个薄锡靶或锡箔，粉碎锡核
原子核破碎，在一瞬间——十亿分之一到万亿分之一秒——残骸以一种叫做质子和中子的超高密度核建筑块的形式存在
虽然这种环境稍纵即逝，但它的寿命足够长，足以产生称为π介子的稀有粒子(这种粒子发音为“派子”——π来自希腊字母π)
通过创造和探测这些π介子，该团队使科学家能够更好地回答关于核科学和中子星的悬而未决的问题
例如，这项工作可以帮助科学家更好地描述阻止中子星在自身重力作用下坍塌并变成黑洞的内部压力
MSU国家超导回旋加速器实验室(NSCL)的核科学教授和研究员曾贝蒂说:“我们所做的实验不能在其他地方进行，除非在中子星内部。”
不幸的是，科学家们不能在中子星内部开店
除了酷热的温度和巨大的引力之外，最近的中子星距离我们大约400光年
然而，在宇宙中还有一个地方，科学家可以观察到密度如此之大的物质
那是在粒子加速器实验室，科学家可以在那里粉碎原子或原子核，将大量的核物质挤压成非常小的体积
当然，这也不是轻而易举的事
“实验非常困难，”曾说
“这就是团队对此如此兴奋的原因
曾荫权和MSU物理系和天文学系的核物理教授威廉林奇带领一支由斯巴达人组成的国际研究队伍
为了实现他们在这项研究中的集体目标，合作机构各尽所能
“这就是为什么我们积累合作者，”曾说
“我们通过扩大团队和邀请真正了解自己工作的人来解决问题
" MSU是美国排名第一的核物理研究生项目的所在地，它率先建造了π介子探测器
这种被称为πRIT时间投影室的仪器是由德克萨斯A&M大学和RIKEN合作建造的
RIKEN的粒子加速器为创造一个类似中子星的环境提供了能量和稀有的富含中子的锡核
德国达姆施塔特技术大学的研究人员贡献了必须符合严格规范的锡靶
来自亚洲和欧洲其他机构的学生、工作人员和教员帮助建立了实验并分析了数据
在RIKEN的加速器上进行的这个实验有助于将对能量和密度的理解推向一个新的高度，但是还有更多的挑战
当稀有同位素束设施(FRIB)在2022年投入运行时，它也有望成为国际核科学合作的中心
该设施将具备独特的装备，以继续探索核系统在极端能量和密度下的行为
“当FRIB上线时，它将为我们提供更多的光束选择，让我们进行更精确的测量，”曾说
“这将让我们更好地了解中子星的内部，并发现更有趣、更令人惊讶的东西
"
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