Ученые Университета штата Мичиган провели исследование, посвященное измерению ядерных радиусов стабильных и нестабильных изотопов кремния. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, раскрывают связь между размерами атомных ядер и ядерной материей внутри нейтронных звезд.
Исследователи изучали изотопные сдвиги, возникающие при изменении количества нейтронов в атомном ядре и выражающиеся в изменении уровня энергии электронов. Методом лазерной спектроскопии на установке BECOLA (BEam Cooler and LAser) ученые измерили ядерные радиусы различных изотопов кремния: кремния-28, кремния-29, кремния-30 и нестабильного кремния-32.
В частности, определение радиуса нестабильного кремния-32 и его зеркального ядра аргона-32 позволило установить ограничения на переменные, которые описывают физику астрофизических объектов, таких как нейтронные звезды. Зеркальными называют такие ядра с одинаковым массовым числом, в которых число нейтронов в одном ядре равно числу протонов в другом, и наоборот.
До сих пор существует пробел между теорией сильного ядерного взаимодействия и описанием размера ядра. Более того, неясно, могут ли ядерные теории, описывающие атомные ядра, дать надежное описание ядерной материи, состоящей из взаимодействующих протонов и нейтронов. Ядерная материя включает материю в экстремальных условиях, таких как нейтронные звезды.
Авторы отмечают, что полученные результаты согласуются с ограничениями, выведенными из наблюдений гравитационных волн, возникающих в результате столкновения нейтронных звезд.
Ранее были раскрыты свойства нейтронной звезды Swift J1818.0-1607 с экстремальным магнитным полем.