20年的极限探索,首次迎来新的突破

作者: 二宗主

来源: 原理

发布日期: 2019-11-23

日本物理学家团队在粒子加速器中创造出含有11个质子、28个中子的钠-39原子核,这是已知的钠的最大质量同位素。这一成果标志着科学家在探索元素周期表和理解原子核存在极限方面的重大突破。

几年前,日本的一个物理学家团队创造出了一个不同寻常且从未曾见过的亚原子粒子。他们在将钙核粒子流在粒子加速器中一次又一次地撞向金属圆盘长达数小时之后,找到了梦寐以求的粒子——钠(Na)。这次,物理学家们创造出的是一种含有11个质子、28个中子的钠原子核。这种钠-39是已知的钠的最大质量同位素。它的产量非常小,产生一个钠-39原子需要8个小时和千万亿次的碰撞,而且它几乎会在形成之后就立刻解体了。

探索自然的极限一直是物理学研究者的一个目标,对稀有同位素的研究就是其中一个例子。对于具有一定质子数量的原子核来说,它能束缚的中子数量是有限的。一旦超过这个极限,原子核便会停止粘合在一起,这一极限被称为中子滴线。长时间以来,在元素周期表的118种已知元素中,科学家只知道其中8种最轻元素的中子滴线。绘制重元素的中子滴线可以让科学家更好地理解原子核的存在极限。

要证明一个粒子是同类粒子中最重的,仅仅将它创造出来是不够的,还必须能证明没有其他更重的同位素物质存在——这是这项探索中最难的部分。在这项研究中,物理学家们用了数年时间来准备这项实验。他们升级了加速器的功率,还制造了一个几乎有足球场大的复杂精妙的粒子过滤器,它使用磁铁来分离原子核。通过这些实验,物理学家希望更好地理解自然界中可能与不可能之间的界限。

此外,这些测量数据还能帮助天体物理学家研究太空中的一些极端环境,比如中子星。

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