摘自《自然》杂志：质子在富含中子的原子核中变得更加活跃
这是一个在人手不足的情况下采取不同行动的例子——或者更确切地说，是在中立状态下。当原子核中的中子数量超过质子时，质子似乎会获得额外的活力。
美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施进行的一项新研究证实，增加原子核中相对于质子的中子数量也会增加质子的平均动量。这一核物理结果对中子星的动力学有影响，已发表在《自然》杂志上。
杰斐逊佳博体育是参与实验的43个机构之一，其中包括威廉与玛丽物理系的教员。物理学教授Keith griffien和2008届博士毕业生Rob Fersch是《自然》杂志论文的共同作者。
这项研究涉及到短程关联，一种质子和中子或核子在原子核内可能短暂配对的现象。这种短暂的配对赋予了双方很高的动力。
Griffioen说：“这篇论文表明，中子-质子对比核子对更有可能存在，而且一个通用的模型可以解释所有的观察结果。”
早期的研究发现，核子更喜欢与不同类型的核子配对（例如，质子更喜欢中子，反之亦然）。这项仅测量质子的研究还暗示，在富含中子的原子核中，配对的质子比中子的比例更大，从而使质子的平均动量高于中子。
“这项研究与早期研究的不同之处在于，这是我们第一次探测到中子，”以色列特拉维夫大学的研究生梅塔尔·杜尔说，他是这篇论文的主要作者，也是这项分析工作的负责人。她说，包括中子在内的研究也使核物理学研究人员能够量化短程相关效应。
Duer和她的同事重新分析了2004年进行的一项实验的数据。在实验中，杰斐逊佳博体育的连续电子束加速器设备产生了5.01 GeV的电子束来探测碳、铝、铁和铅的原子核。
“当电子进入并击中原子核时，我们就击中了一个质子或中子。我们检测到散射的电子和散射的质子或中子，”杜尔解释说。“这是第一次测量质子和中子的短程相关性，并比较它们各自携带的高动量分数。”
研究人员发现，当他们将最轻的碳原子核与越来越重且中子丰富的铝、铁和铅原子核进行比较时，高动量质子的比例上升了。
“当我们在原子核中多了50%的中子时，我们也比以前多了50%的高动量质子，”麻省理工学院的物理学助理教授、数据挖掘合作的发言人奥尔·亨说。
Hen解释说，这可能是短期相关性所表现出的配对偏好现象的结果。也就是说，质子和中子都喜欢与与自己不同的粒子配对，其配对比例是20比1。在富含中子的原子核中，为数不多的质子比数量众多的中子有更多的配对机会。
他说：“这篇论文的一个主要结果是，随着原子核变得越来越富含中子，中子的配对概率饱和，而质子的配对概率增加。”
劳伦斯·温斯坦（Lawrence Weinstein）是该研究的主要合著者，也是老道明大学（Old Dominion University）的教授和杰出学者。他说，这项新发现首次证实了这种配对偏好的结果，并对其进行了量化。
“当你向原子核中加入中子时，高动量的中子比例保持不变，但高动量的质子比例增加了50%，”他说。“换句话说，当你向原子核中加入中子时，它会使质子运动得更快。”
这个结果对中子星的动力学也有影响，中子星由大约5%的质子组成。由于它们的平均动量比中子高，质子可能对中子星的结构产生巨大的影响。
研究人员表示，下一步是继续进行新的实验，这些实验可能能够在更大范围的原子核上获得至少十倍的数据，同时继续努力仔细检查已经收集的数据，以更深入地了解这些神秘的核子配对以及它们如何影响核结构。
该分析作为杰斐逊佳博体育B厅数据挖掘项目的一部分进行，该项目由美国能源部科学办公室支持。这项研究还得到了美国国家科学基金会、以色列科学基金会、智利Comisión国家科学基金会Investigación Científica y Tecnológica、法国国家科学研究中心和法国-美国文化交流委员会、意大利国家核科学研究所、韩国国家研究基金会和英国科学技术设施委员会的支持。
Adrienne Berard对此有贡献。
