05 Tháng năm 2023 (Tin tức Nanowerk) Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hiện đại (IMP) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) và các cộng tác viên của họ gần đây đã đo khối lượng của một số hạt nhân chính với độ chính xác cao bằng cách sử dụng phép đo khối phổ vòng lưu trữ hiện đại kỹ thuật. Sử dụng dữ liệu khối lượng mới, họ đã nghiên cứu các vụ nổ tia X trên bề mặt của một sao neutron, từ đó hiểu sâu hơn về các đặc tính của sao neutron. Nghiên cứu đã được công bố trong Vật lý tự nhiên (“Các phép đo khối lượng cho thấy sự chậm lại của quá trình bắt proton nhanh ở hạt nhân điểm chờ 64Ge”).
Hệ thống máy dò của khối phổ kế hạt nhân dựa trên Vòng lưu trữ làm mát (CSR) ở Lan Châu. (Ảnh: IMF) Sao neutron được coi là vật thể đặc nhất bên cạnh hố đen. Các vụ nổ tia X loại I, nằm trong số những vật thể sao sáng nhất thường được quan sát thấy trên bầu trời bằng kính viễn vọng trong không gian, là những vụ nổ nhiệt hạch dữ dội xảy ra trên bề mặt của các sao neutron.
Do lực hấp dẫn mạnh của sao neutron, vật chất giàu hydro và heli từ ngôi sao đồng hành tích tụ trên bề mặt của sao neutron trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày trước khi đốt cháy nhiệt hạch. Vụ nổ kéo dài từ 10 đến 100 giây, gây ra vụ nổ tia X sáng. Những vụ nổ tia X thường xuyên này mang đến cơ hội nghiên cứu các tính chất của sao neutron.
Các vụ nổ được cung cấp năng lượng bởi một chuỗi phản ứng hạt nhân, được gọi là quá trình tổng hợp hạt nhân bắt giữ proton nhanh (quá trình rp), bao gồm hàng trăm hạt nhân thiếu neutron kỳ lạ. Trong số đó, các hạt nhân điểm chờ, bao gồm germanium-64, đóng vai trò quyết định.
“Gecmani-64, giống như một ngã tư trên con đường của các quá trình phản ứng hạt nhân, là một phần tắc nghẽn quan trọng gặp phải khi phản ứng hạt nhân tiến tới khu vực khối lượng trung bình. Khối lượng của các hạt nhân liên quan có ý nghĩa quyết định trong việc thiết lập đường phản ứng và do đó tạo ra dòng tia X,” ZHOU Xu, tác giả đầu tiên của bài báo và là tiến sĩ, giải thích. sinh viên tại IMP.
Do đó, các phép đo khối lượng chính xác của các hạt nhân xung quanh gecmani-64 là cần thiết để hiểu các vụ nổ tia X và tính chất của các sao neutron. Tuy nhiên, do năng suất sản xuất cực kỳ thấp nên rất khó đo khối lượng của những hạt nhân tồn tại trong thời gian ngắn này. Kết quả là, đã có rất ít bước đột phá được ghi nhận trong nhiều năm trên toàn thế giới.
Sau hơn mười năm nỗ lực, các nhà nghiên cứu từ Nhóm Vật lý Hạt nhân Vòng Lưu trữ tại IMP đã phát triển một kỹ thuật khối phổ siêu nhạy mới tại Vòng Lưu trữ Làm mát (CSR) của Cơ sở Nghiên cứu Ion Nặng ở Lan Châu (HIRFL). Kỹ thuật này, được đặt tên là Phép đo phổ khối đẳng thời do Bρ xác định (Bρ-IMS), nhanh và hiệu quả, do đó đặc biệt thích hợp để đo các hạt nhân tồn tại trong thời gian ngắn với năng suất sản xuất cực thấp.
GS. WANG Meng từ IMP.
Các nhà nghiên cứu đã đo chính xác khối lượng của asen-64, asen-65, selen-66, selen-67 và germanium-63. Khối lượng của asen-64 và selen-66 lần đầu tiên được đo bằng thực nghiệm và độ chính xác khối lượng được cải thiện đáng kể đối với các loại khác. Với các khối lượng mới được đo, tất cả các năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến hạt nhân điểm chờ germani-64 lần đầu tiên được xác định bằng thực nghiệm hoặc độ chính xác của các phép đo này đã được cải thiện rất nhiều so với các giá trị cũ.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các khối lượng mới làm đầu vào cho các tính toán mô hình vụ nổ tia X. Họ phát hiện ra rằng dữ liệu mới đã dẫn đến những thay đổi trong đường dẫn quy trình rp. Kết quả là, đường cong ánh sáng vụ nổ tia X từ bề mặt của sao neutron cho thấy độ sáng cực đại tăng lên và thời gian đuôi kéo dài.
Bằng cách so sánh các tính toán mô hình với các vụ nổ tia X quan sát được của GS 1826-24, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng khoảng cách từ Trái đất đến vụ nổ nên tăng thêm 6.5% và hệ số dịch chuyển đỏ hấp dẫn bề mặt sao neutron cần giảm 4.8%. để phù hợp với các quan sát thiên văn. Những kết quả này chỉ ra rằng mật độ của sao neutron thấp hơn dự kiến. Ngoài ra, lượng sản phẩm dồi dào từ quá trình rp tiết lộ rằng nhiệt độ của lớp vỏ bên ngoài của sao neutron phải cao hơn nhiệt độ thường được tin tưởng sau vụ nổ tia X.
“Thông qua phép đo khối lượng hạt nhân chính xác, chúng tôi đã thu được đường cong ánh sáng vụ nổ tia X chính xác hơn trên bề mặt của sao neutron. Bằng cách so sánh nó với các quan sát thiên văn, chúng tôi đặt ra các ràng buộc về mối quan hệ giữa khối lượng và bán kính của sao neutron từ một góc nhìn mới,” GS.
Hệ thống máy dò của khối phổ kế hạt nhân dựa trên Vòng lưu trữ làm mát (CSR) ở Lan Châu. (Ảnh: IMF) Sao neutron được coi là vật thể đặc nhất bên cạnh hố đen. Các vụ nổ tia X loại I, nằm trong số những vật thể sao sáng nhất thường được quan sát thấy trên bầu trời bằng kính viễn vọng trong không gian, là những vụ nổ nhiệt hạch dữ dội xảy ra trên bề mặt của các sao neutron.
Do lực hấp dẫn mạnh của sao neutron, vật chất giàu hydro và heli từ ngôi sao đồng hành tích tụ trên bề mặt của sao neutron trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày trước khi đốt cháy nhiệt hạch. Vụ nổ kéo dài từ 10 đến 100 giây, gây ra vụ nổ tia X sáng. Những vụ nổ tia X thường xuyên này mang đến cơ hội nghiên cứu các tính chất của sao neutron.
Các vụ nổ được cung cấp năng lượng bởi một chuỗi phản ứng hạt nhân, được gọi là quá trình tổng hợp hạt nhân bắt giữ proton nhanh (quá trình rp), bao gồm hàng trăm hạt nhân thiếu neutron kỳ lạ. Trong số đó, các hạt nhân điểm chờ, bao gồm germanium-64, đóng vai trò quyết định.
“Gecmani-64, giống như một ngã tư trên con đường của các quá trình phản ứng hạt nhân, là một phần tắc nghẽn quan trọng gặp phải khi phản ứng hạt nhân tiến tới khu vực khối lượng trung bình. Khối lượng của các hạt nhân liên quan có ý nghĩa quyết định trong việc thiết lập đường phản ứng và do đó tạo ra dòng tia X,” ZHOU Xu, tác giả đầu tiên của bài báo và là tiến sĩ, giải thích. sinh viên tại IMP.
Do đó, các phép đo khối lượng chính xác của các hạt nhân xung quanh gecmani-64 là cần thiết để hiểu các vụ nổ tia X và tính chất của các sao neutron. Tuy nhiên, do năng suất sản xuất cực kỳ thấp nên rất khó đo khối lượng của những hạt nhân tồn tại trong thời gian ngắn này. Kết quả là, đã có rất ít bước đột phá được ghi nhận trong nhiều năm trên toàn thế giới.
Sau hơn mười năm nỗ lực, các nhà nghiên cứu từ Nhóm Vật lý Hạt nhân Vòng Lưu trữ tại IMP đã phát triển một kỹ thuật khối phổ siêu nhạy mới tại Vòng Lưu trữ Làm mát (CSR) của Cơ sở Nghiên cứu Ion Nặng ở Lan Châu (HIRFL). Kỹ thuật này, được đặt tên là Phép đo phổ khối đẳng thời do Bρ xác định (Bρ-IMS), nhanh và hiệu quả, do đó đặc biệt thích hợp để đo các hạt nhân tồn tại trong thời gian ngắn với năng suất sản xuất cực thấp.
GS. WANG Meng từ IMP.
Các nhà nghiên cứu đã đo chính xác khối lượng của asen-64, asen-65, selen-66, selen-67 và germanium-63. Khối lượng của asen-64 và selen-66 lần đầu tiên được đo bằng thực nghiệm và độ chính xác khối lượng được cải thiện đáng kể đối với các loại khác. Với các khối lượng mới được đo, tất cả các năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến hạt nhân điểm chờ germani-64 lần đầu tiên được xác định bằng thực nghiệm hoặc độ chính xác của các phép đo này đã được cải thiện rất nhiều so với các giá trị cũ.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các khối lượng mới làm đầu vào cho các tính toán mô hình vụ nổ tia X. Họ phát hiện ra rằng dữ liệu mới đã dẫn đến những thay đổi trong đường dẫn quy trình rp. Kết quả là, đường cong ánh sáng vụ nổ tia X từ bề mặt của sao neutron cho thấy độ sáng cực đại tăng lên và thời gian đuôi kéo dài.
Bằng cách so sánh các tính toán mô hình với các vụ nổ tia X quan sát được của GS 1826-24, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng khoảng cách từ Trái đất đến vụ nổ nên tăng thêm 6.5% và hệ số dịch chuyển đỏ hấp dẫn bề mặt sao neutron cần giảm 4.8%. để phù hợp với các quan sát thiên văn. Những kết quả này chỉ ra rằng mật độ của sao neutron thấp hơn dự kiến. Ngoài ra, lượng sản phẩm dồi dào từ quá trình rp tiết lộ rằng nhiệt độ của lớp vỏ bên ngoài của sao neutron phải cao hơn nhiệt độ thường được tin tưởng sau vụ nổ tia X.
“Thông qua phép đo khối lượng hạt nhân chính xác, chúng tôi đã thu được đường cong ánh sáng vụ nổ tia X chính xác hơn trên bề mặt của sao neutron. Bằng cách so sánh nó với các quan sát thiên văn, chúng tôi đặt ra các ràng buộc về mối quan hệ giữa khối lượng và bán kính của sao neutron từ một góc nhìn mới,” GS.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Đúc kết tương lai với Adryenn Ashley. Truy cập Tại đây.
- Mua và bán cổ phần trong các công ty PRE-IPO với PREIPO®. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=62951.php
