能源部橡樹嶺國家實驗室的凱利·奇普斯領導的科學家們成功地復制了發(fā)生在中子星表面的核反應。通過使用獨特的氣體噴射靶系統(tǒng),他們增強了對導致產生多種核同位素的核反應的理解,從而改進了用于預測元素形成的理論模型。
在能源部橡樹嶺國家實驗室的核天體物理學家凱利·奇普斯的帶領下,在實驗室工作的科學家們產生了一種標志性的核反應,這種反應發(fā)生在一顆中子星的表面,吞噬了一顆伴星的質量。他們的成就提高了對產生不同核同位素的恒星過程的理解。
“從核物理學和天體物理學的角度來看,中子星真的很迷人,”領導這項研究的奇普斯說,該研究發(fā)表在《物理評論快報》上。“對它們的動力學有更深入的了解可能有助于揭示從人類到行星的一切元素的宇宙配方。”
Chipps 領導著核結構和天體物理學噴氣實驗(JENSA),它的合作者來自三個國家的九個機構。該團隊使用一種獨特的氣體射流靶系統(tǒng),該系統(tǒng)可產生世界上密度最高的氦氣射流用于加速器實驗,以了解在地球上以與在外太空中相同的物理學原理進行的核反應。
核合成過程產生新的原子核。當質子或中子被捕獲、交換或排出時,一種元素可以變成另一種元素。
中子星具有巨大的引力,可以從附近的恒星捕獲氫和氦。物質聚集在中子星表面,直到它在反復爆炸中點燃,產生新的化學元素。
許多為爆炸提供動力的核反應仍未得到研究?,F(xiàn)在,JENSA 的合作者已經在密歇根州立大學的實驗室中產生了這些標志性核反應之一。它直接限制了通常用于預測元素形成的理論模型,并提高了對產生同位素的恒星動力學的理解。
JENSA 系統(tǒng)建于 ORNL,現(xiàn)在位于密歇根州立大學運營的 DOE 科學辦公室用戶設施Rare Isotope Beams Facility中,它提供了一種輕質氣體目標,這種氣體密度高、純度高且定位在幾毫米以內。JENSA 還將為俘獲反應分離器或 SECAR 提供主要目標,SECAR 是 FRIB 的一個探測器系統(tǒng),允許實驗核天體物理學家直接測量為爆炸恒星提供動力的反應。ORNL 的合著者 Michael Smith 和 Chipps 是 SECAR 項目團隊的成員。
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