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收起左侧 <h2 class="ts"> 中子星碰撞时产生了哪些元素 </h2> [复制链接]
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中子星之间的碰撞是令人着迷的宇宙事件,中子星碰撞产生了许多化学元素的形成,在这些碰撞中,温度呈指数级增长,通常高达几千亿摄氏度。哈德斯合作组织(HADES collaboration)是一个由来自世界各地,不同大学的大型研究团队组成,现在在实验室环境中首次收集了中子星碰撞过程中产生的热电磁辐射(称为黑体辐射)测量数据。发表在《自然物理》期刊上的研究,概述了研究成果,观测到的温度约为8000亿摄氏度,与中子星碰撞时的温度相当。
中子星碰撞时产生了哪些元素


哈德斯合作组织的发言人Joachim Stroth表示:在研究中,正面撞碎了相对论能量下的原子核(例如金原子核)。这条件下产生物质的形式,只有中子星能达到,当中子星合并时,温度可以达到实验中的温度,这就是为什么科学家们可以在实验室里形成一种宇宙物质。在研究中,使用了GSI/FAIR加速器中心的哈德斯探测器系统,来收集关于两个重原子核在相对论能量下碰撞的新见解。这使得研究人员能够在实验室中对极端类宇宙物质状态的微观特性进行深入观察。
中子星碰撞时产生了哪些元素


研究人员特别创造了量子色动力学(QCD)物质,作为一个瞬态碰撞重离子。这类物质可以存在于不同的阶段,取决于一系列的因素,包括温度、压力和压化学势。通过观察量子色动力学物质的状态,研究人员希望能更好地理解中子星碰撞。着手研究的一个关键问题是,作为物质基本组成部分的原子核成分,能否在极端条件下改变它们的性质。研究测量了碰撞中形成“火球”所发出的电磁辐射,这种辐射能告诉我们很多关于成分的性质。
中子星碰撞时产生了哪些元素


然而,这是一个很难达到的测量,因为火球的寿命很短(10^-22秒),辐射很少被释放。强子是由反夸克的三个夸克(重子)和夸克(介子)在强力作用下结合而成的复合粒子。当这些粒子衰变时,它们有时会产生虚拟光子,这些光子无法直接被探测到,因为它们的存在违反了能量和动量守恒定律。这些虚拟光子携带着所有关于衰变亚原子粒子的信息,它们也会立即衰变成一对电子(即电子和正电子),在研究中,用光谱仪检测到了这些粒子。观察到碰撞区域的温度可以达到8千亿度,密度可以达到核饱和密度的三倍。
研究发现,在这样的条件下,物质的组成部分发生了实质性变化。这也意味着物质的性质非常不同。哈德斯合作组织合作是第一个成功测量温度的研究团队,类似于在实验室环境中发生的中子星碰撞。该发现可以极大地提高目前对中子星合并事件的科学理解,同时也有助于了解基本夸克和胶子产生物质的过程。目前正在为建造一个后继者实验,这个实验将从2025年开始在新的费尔实验室进行,有了这个探测器,将能够把测量范围扩大到更高的温度和密度。
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