麻省大学洛厄尔分校 马斯·洛厄尔物理学助理教授
安德鲁·罗杰斯
信用:UMass Lowell 由乌玛丝·洛厄尔核物理学家领导的一组研究人员的发现可能会改变科学家对原子的理解，并有助于解释外层空间的极端现象
研究人员的突破揭示了存在于原子核心的对称性并不像科学家们认为的那样重要
这一发现揭示了原子核心内部的作用力，为更好地理解宇宙打开了大门
这些发现今天发表在《自然》杂志上，这是世界上最重要的科学期刊之一
这一发现是在UMass Lowell领导的团队致力于确定原子核是如何在X射线爆发中产生的——中子星表面发生爆炸，中子星是大质量恒星寿命结束时的残余
“我们正在研究这些原子的原子核内发生了什么，以更好地理解这些宇宙现象，并最终回答科学中最大的问题之一——化学元素是如何在宇宙中产生的，”领导该研究小组的物理学助理教授安德鲁·罗杰斯说
这项研究得到了美国政府的资助
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美国密歇根州立大学国家超导回旋加速器实验室(NSCL)进行了该项研究
在实验室里，科学家们创造了奇异的原子核来测量它们的性质，以了解它们作为物质、宇宙和生命本身的组成部分的作用
原子是一些最小的物质单位
每个原子都包括围绕其核心深处的一个微小原子核旋转的电子，这个原子核包含了几乎所有的质量和能量
原子核由两种几乎相同的粒子组成:带电的质子和不带电的中子
原子核中质子的数量决定了原子属于元素周期表中的哪一种元素，从而决定了它的化学性质
一种元素的同位素具有相同数量的质子，但中子数量不同
在NSCL，原子核被加速到接近光速，并被打碎成碎片，产生锶-73——一种罕见的同位素，这种同位素在地球上不是天然存在的，但在中子星表面剧烈的热核x光爆发期间可以短时间存在
锶的这种同位素包含38个质子和35个中子，寿命只有几分之一秒
该团队在八天内夜以继日地工作，创造了400多个锶-73原子核，并将它们与溴-73的已知特性进行了比较，溴-73是一种包含35个质子和38个中子的同位素
由于质子和中子的数量互换，溴-73原子核被认为是锶-73原子核的“镜像伙伴”
由于质子和中子之间的相似性，原子核中存在镜像对称，这也是科学家理解核物理的基础
大约每隔半小时，研究人员就制造出一个锶-73原子核，将它运送通过NSCL的同位素分离器，然后将原子核带到一个复杂的探测器阵列的中心，在那里他们可以观察它的行为
通过研究这些原子核的放射性衰变，科学家发现锶-73的行为与溴-73完全不同
罗杰斯认为，这一发现对核力量提出了新的问题
“锶-73和溴-73在结构上应该看起来是一样的，但令人惊讶的是，我们发现事实并非如此
探索自然界中存在的对称性对物理学家来说是一个非常强大的工具
罗杰斯说:“当对称性破缺时，这说明我们的理解有问题，我们需要更仔细地观察。”
根据丹尼尔·霍夫的说法，科学家们所看到的将是对原子核理论的挑战，丹尼尔·霍夫是发表在《自然》杂志上的这篇文章的主要作者，他是一位麻省理工学院洛厄尔研究助理
“比较锶-73和溴-73原子核就像照镜子而不认识自己
一旦我们确信我们所看到的是真实的，我们就非常兴奋，”霍夫说
除了萨默维尔居民罗杰斯和梅德福德的霍夫之外，麻省理工学院洛厄尔团队还包括物理系的教职员工助理教授
彼得·本德，荣誉退休教授
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李斯特和前乌玛丝·洛厄尔研究助理克里斯·莫尔斯
新泽西州梅森大学的物理学研究生埃梅里·杜塞特
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洛厄尔的Sanjanee Waniganeththi也参与了这个项目
作为团队研究的一部分，最先进的理论计算由王思敏进行，他是密歇根州立大学的一名研究助理，由MSU的约翰·阿·维托尔德·纳扎勒维奇指导
汉娜杰出的物理学教授和稀有同位素束设施(FRIB)的首席科学家，该设施将于明年开放
纳扎勒维奇说，研究人员的工作“为稀有同位素的结构提供了独特的见解”
“但仍有许多工作要做
新设施的上线，如MSU的FRIB，将为深入理解镜像对称之谜提供缺失的线索
我很高兴我们的设备所传送的奇异光束、独特的仪器和理论计算能够为这项宏伟的工作做出贡献
" 更多实验的计划已经在进行中，研究人员试图提炼和确认他们的观察结果，并进一步研究这些同位素
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