“幽靈粒子”可能是最重元素背后的秘密

大原子需求大能量來構建?，F(xiàn)在，一種新的量子相互作用模型表明一些最輕的顆粒在宇宙中，至少在一些重元素的形成過程中可能起著關鍵作用。

美國的物理學家已經(jīng)展示了亞原子“幽靈”粒子如何被稱為中微子可以迫使原子核成為新元素。

這不僅是一種完全不同的構建比鐵重的元素的方法，它還可以描述一個長期假設的“中間”路徑，它位于兩個已知過程之間的邊界上，核聚變和核合成。

對于大多數(shù)大于氫的元素，溫暖的擁抱一顆又大又亮的星星足以讓質子和中子克服它們強烈的需要，將時間推開足夠長的時間，以便其他短程相互作用接管。這種聚變的擁抱釋放了額外的能量，幫助恒星的核心保持溫暖。

一旦原子長到大約 55 個核子的大小——一個鐵核– 增加額外的質子需要更多的能量，而不是聚變過程所能償還的能量。

熱核經(jīng)濟學的這種轉變意味著，只有當額外的中子粘附在核粒子的凝結質量上足夠長的時間，使一個中子衰變并吐出一個電子和一個中微子，將其轉化為有資格成為新元素所需的額外質子。

通常，這個過程是痛苦的緩慢的，在幾十年甚至幾個世紀的時間里涓涓細流，因為大恒星內的原子核中子經(jīng)常發(fā)生爭執(zhí)，獲得和失去中子，很少有人在關鍵時刻切換到質子罩。

如果有足夠的沖擊力，這種增長也可以出奇地快——在幾分鐘內崩潰和碰撞的星星.

但一些理論物理學家想知道是否還有其他途徑，介于慢速或“s”過程和快速或“r”過程之間的中間途徑。

“化學元素是在哪里制造的尚不清楚，我們不知道它們的所有可能制造方式，”說該研究的主要作者，威斯康星大學麥迪遜分校物理學家Baha Balantekin。

“我們認為有些是在超新星爆炸中制造的，或者中子星合并，其中許多物體都受量子力學定律的支配，所以你可以利用恒星來探索量子力學的各個方面。

在中微子泛濫的量子性質中可能會找到一個解決方案，中微子是宇宙中質量最豐富的粒子，它們會溢出到宇宙環(huán)境中。

雖然它們幾乎沒有質量，幾乎沒有任何手段可以讓人們知道它們的存在，但它們的絕對數(shù)量意味著這些短暫的“幽靈粒子”的發(fā)射和偶爾吸收仍然對在大質量恒星和災難性宇宙事件深處嗡嗡作響的質子和中子的預算產生影響。

中微子的一個奇怪的怪癖是它習慣于在量子模糊中振蕩，通過切換身份的幾種風格當它飛過空曠的空間時。

在混沌的核子湯中模擬大量的中微子翻轉和翻騰的味道說起來容易做起來難，所以物理學家經(jīng)常將它們視為一個單一的系統(tǒng)，其中單個粒子的性質被認為是一個大的、糾纏的超粒子。

來自喬治華盛頓大學和加州大學伯克利分校的Balantekin和他的同事使用相同的方法來更好地了解新生中子星撞擊周圍環(huán)境時發(fā)出的中微子風如何作為核合成的中間過程。

通過確定單個中微子的量子身份在多大程度上取決于這種糾纏態(tài)的程度，研究小組發(fā)現(xiàn)這種幽靈風暴可能產生大量新元素。

“這篇論文表明，如果中微子糾纏在一起，那么就會有一個增強的元素產生新過程，即i-過程。說巴蘭特金。

雖然這些數(shù)字在理論上加起來，但測試這個想法是另一回事。

研究地球上“幽靈”中微子的相互作用仍處于起步階段，讓研究人員凝視著遠方的太空尋找新方法的證據(jù)，將最大的元素結合在一起。

這項研究發(fā)表在天體物理學雜志.

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