中性子星を地球に持って来る

ミシガン州立大学が率いる国際研究チームは、日本のRIKENの重イオン加速器で、宇宙の条件を作成するために役立ちました。

ミシガン湖のすべての水（1千兆ガロン以上）を取って、金物店で見つけることができる4ガロンのバケツに入れると想像してみてください。

数字を簡単に見てみると不可能であることがわかります。 あまりにも多くのことであり、十分なスペースがありません。 しかし、この奇妙な密度は中性子星と知られている天体の特徴です。 この星は、直径が約15マイルに過ぎないが、極端な物理学のおかげで、私たちの太陽よりも多くの質量を持っています。

Michigan State Universityの研究者が率いる国際協力は今 中性子星極端な科学をよりよく調査するために、地球の宇宙条件。 チームは、その結果をジャーナルに共有した。 物理的な検討メール 2021年4月19日。

実験のために、チームは、中性子が豊富な高密度核スープを作るのに役立つコメントを選択して、中性子星の環境をより密接に模倣することができるようにしました。 研究チームは、日本のRIKEN Nishina加速器ベースの科学センターのコメント核で作られたビームを、ほぼ3分の2の光速度で加速しました。 この研究は、米国エネルギー省（DOE-SC）の核物理局と日本の文部科学省（日本の文部科学省）の支援を受けた。

MSUのNational Superconducting Cyclotron Laboratoryの核科学教授であり、研究のBetty Tsang。 クレジット：MSU

研究者は、薄い錫ターゲットまたは箔を介してビームバレルを送信コメント核を壊すました。 核が粉々にたし、その残骸は、陽子と中性子と呼ばれる核の構成要素の超高密度領域に存在します。 この環境は、重ねないpions（「パイオン」発音 – “pi”は、ギリシャ文字のπに由来する）と呼ばれる珍しい粒子を生成するのに十分長く持続します。

このサイエンスを生成し、検出することにより、チームは、科学者たちが、核科学中性子星の残りの質問によく答えられるようにします。 例えば、この研究では、科学者たちは中性子星が自分の重力で崩壊してブラックホールになることを防ぐ内部の圧力をよりよく特徴付けるために役立つことができます。

「私たちが行った実験では、中性子星の内部を除いては、他の場所で実行することができません。」とMSUのNSCL（National Superconducting Cyclotron Laboratory）の核科学教授であり、研究のBetty Tsangが言いました。

残念ながら科学者たちは中性子星の内部に店を立てることができません。 水ぶくれが生じる温度と粉砕重力を除けば最も近い中性子星は約400光年離れています。

しかし、宇宙には、科学者たちが、このように信じられないほどの密度でパッケージされた物質を観察することができる別の場所があります。 それは粒子加速器の実験室での科学者が原子の核または核を一緒に壊して、大量の核物質を非常に小さな体積に圧縮することができます。

もちろん、これはケーキのワークもありません。

自然科学大学MSU物理学と天文学の核物理学の教授であるWilliam Lynch。 クレジット：MSU

「実験は非常に困難である。」Tsangが言いました。 「これがチームがこれについて非常に興奮する理由です。」 MSUの物理学と天文学の核物理学の教授であるTsangとWilliam Lynchは国際的なチームの研究員で構成されたスパルタ派遣団を率いています。

この研究では共通の目標を実現するために協力機関は、それぞれの長所を発揮しました。

Tsangは「これは我々が共同編集者を蓄積する理由です。」と言いました。 「私たちは、グループを展開して、自分がしていることを本当に知っている人を招待して、問題を解決します。」

米国最高レベルの核物理学大学院プログラムの本拠地であるMSUはパイオン検出器の構築に先頭に立ちました。 SπRITTime Projection Chamberというこの機器は、Texas A＆M UniversityとRIKENの共同研究者と一緒に製作されました。

RIKENの粒子加速器は、中性子星を連想させる環境を作るために必要な力と珍しい中性子が豊富な注釈核を提供しています。 ドイツDarmstadtのTechnical Universityの研究者が正確な仕様を満たす必要がありますコメントターゲットを提供しています。 アジアとヨーロッパの他の機関の学生、職員と教員が実験を構築し、データを分析するために役立ちました。

RIKENの加速器エソウイイ実験は、エネルギーと密度の観点から、その理解を新たな次元に引き上げることができましたが、より多くの問題があります。

希少同位元素ビームのための設備（FRIB）が2022年に稼動すれば、原子力科学分野の国際協力のハブになります。 この施設は、核システムが極限のエネルギーと密度でどのように動作するか継続探索することができるユニークな装置を備えるとなります。

“FRIBがオンライン状態になると、より多くのビームを選択することができ、より正確な測定を行うことができます。」とTsangは言いました。 「そして、それは我々が中性子星の内部をよりよく理解して、はるかに興味深く驚くべきものを発見することでしょう。」

参照：J. Esteeなどの「スペクトルパイオンの割合で対称エネルギープロービング」。 （SπRITCollaboration）、2021年4月19日、 物理的な検討メール。
DOI：10.1103 / PhysRevLett.126.162701

この作業は、DOE-SCの補助金番号DOE DESC0004835、DOE DESC0014530とDOE-SC0021235に基づいてサポートしました。