Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Những hiểu biết mới về ngưng tụ pion và sự hình thành của các sao nơtron (21/01/2019)

Năm 1973, nhà vật lý người Nga A.B. Migdal dự đoán hiện tượng ngưng tụ pion trên mức cực kỳ quan trọng, cực kỳ cao - nhiều lần so với vật chất thông thường - mật độ hạt nhân. Mặc dù sự ngưng tụ này chưa bao giờ được quan sát, nhưng nó được cho là sẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình làm mát nhanh chóng lõi của các sao nơtron. Những vật thể sao nặng cỡ thành phố này dày đặc đến mức trên Trái đất. Gần đây, các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Khoa học Máy gia tốc RIKEN Nishina và Đại học Kyushu, thực hiện một thí nghiệm tại Nhà máy RIKEN RI Beam trên một đồng vị thiếc rất giàu nơtron, đã điều tra xem liệu quá trình này có thực sự xảy ra ở các sao nơtron có khối lượng khoảng 1,4 lần so với Mặt trời của chúng ta. Các nghiên cứu tương tự đã được tiến hành trước đây trên các đồng vị ổn định, chẳng hạn như 90Zr hoặc 208Pb, nhưng lần này các nhà nghiên cứu đã quyết định nghiên cứu trường hợp 132Sn, một đồng vị của thiếc.

Ảnh: CC0 Public Domain

Hạt nhân không ổn định 'ma thuật' này có cấu trúc khá đơn giản giúp các phép tính lý thuyết dễ dàng so với các đồng vị khác có khối lượng tương tự. Hơn nữa, 132Sn với lượng dư neutron lớn (bao gồm 50 proton và 82 neutron) cung cấp điều kiện tốt hơn so với các đồng vị ổn định để mở rộng nghiên cứu này đối với vật chất nơtron tinh khiết trong các sao nơtron. Một chùm cocktail thứ cấp chứa 132Sn được tạo ra bởi sự phân mảnh của một chùm tia uranium chính va chạm với mục tiêu beryllium dày. Sau đó, một mục tiêu hydro lỏng được chiếu xạ với 132Sn.

Kết quả là sự kích thích tập thể của nơtron và proton của hạt nhân thiếc, với spin neutron và spin proton dao động lệch pha. Chế độ kích thích này, được gọi là "cộng hưởng khổng lồ", phù hợp để nghiên cứu các tương tác trong phạm vi ngắn, trong khi rất quan trọng trong sự khởi đầu của ngưng tụ pion, rất phức tạp và cực kỳ khó đo lường. Theo Masaki Sasano từ Trung tâm RIKEN Nishina, một trong những tác giả đầu tiên của nghiên cứu này, cho thấy sự ngưng tụ pion nên xảy ra ở mật độ hạt nhân bình thường khoảng hai lần, có thể được nhận ra trong một ngôi sao nơtron có khối lượng gấp 1,4 lần Mặt trời.

Để hiểu được khả năng ngưng tụ pion hoàn toàn, nhóm nghiên cứu có kế hoạch mở rộng những nghiên cứu độc đáo về cộng hưởng khổng lồ này đến các hạt nhân giàu nơtron khác vượt xa đường ổn định, có sự bất đối xứng nơtron-proton lớn. 

Nguồn: Đ.T.V (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 08/01/2019