图片来源：景辰|查尔姆斯理工大学 |颜斯特兰德奎斯特
当一颗恒星死亡时，暴力的结局会导致中子星的诞生。中子星是宇宙中真正的重量级物质——几公里长的天体一茶匙重达十亿吨。同位素铅-208的原子核和中子星之间存在难以想象的大小差异，但描述其性质的物理学在很大程度上是相同的。现在，查尔姆斯的研究人员开发了一种新的计算模型来研究铅的原子核。原子核中的126个中子（红色）形成一个外包膜，可以被描述为皮肤。皮肤有多厚，都与强力有关。通过预测中子皮肤的厚度，可以增加关于强力如何工作的知识 - 无论是在原子核中还是在中子星中。
在太空中碰撞的大质量中子星被认为能够产生黄金和铂等贵金属。虽然这些恒星的性质仍然是一个谜，但答案可能就在地球上最小的构建块之一 - 铅原子核的皮肤下。事实证明，让原子核揭示控制中子星内部的强大力的秘密是很困难的。现在，瑞典查尔姆斯理工大学的一种新的计算机模型可以提供答案。
查尔姆斯的研究人员在最近发表在科学杂志《自然物理学》上的一篇文章中，提出了在计算重质和稳定元素铅的原子核方面的突破。
强力起主要作用
尽管微观原子核和几公里大小的中子星之间存在巨大的大小差异，但本质上控制其性质的是相同的物理学。共同点是将粒子（质子和中子）保持在原子核中的强力。同样的力也阻止了中子星坍缩。虽然强力是宇宙的基本力量，但很难将其包含在计算模型中。当涉及到重中子富原子核（如铅）时尤其如此。因此，科学家们在具有挑战性的计算中一直在努力解决许多悬而未决的问题。
安德烈亚斯·埃克斯特伦，瑞典查尔姆斯理工大学物理系副教授。图片来源：查尔姆斯理工大学|安娜-莉娜·伦德奎斯特
可靠的计算方式
“为了理解强力如何在富含中子的物质中起作用，我们需要在理论和实验之间进行有意义的比较。因此，除了在实验室和望远镜中进行的观测外，还需要可靠的理论模拟。我们的突破意味着我们能够对最重的稳定元素 - 铅进行这样的计算，“本文的主要作者之一，查尔姆斯物理系副教授Andreas Ekström说。
查尔姆斯与北美和英国的同事共同开发的新计算机模型现在指明了前进的方向。它可以高精度地预测同位素*铅-208及其所谓的“中子皮肤”的性质。
克里斯蒂安·福森，瑞典查尔姆斯理工大学物理系教授。图片来源：查尔姆斯理工大学|安娜-莉娜·伦德奎斯特
皮肤的厚度很重要
正是原子核中的126个中子形成了一个外层，可以被描述为一个皮肤。皮肤有多厚，与强力的性质有关。通过预测中子皮肤的厚度，可以增加关于强力如何工作的知识 - 无论是在原子核中还是在中子星中。
“我们预测中子皮肤出奇地薄，这可以为中子之间的力提供新的见解。我们模型的一个突破性方面是，它不仅提供了预测，而且还能够评估理论误差范围。这对于能够取得科学进步至关重要，“查尔姆斯物理系教授、研究负责人克里斯蒂安·福森说。
用于冠状病毒传播的模型
为了开发新的计算模型，研究人员将理论与实验研究的现有数据相结合。然后将复杂的计算与先前用于模拟冠状病毒可能传播的统计方法相结合。
使用铅的新模型，现在可以评估有关强力的不同假设。该模型还可以预测其他原子核，从最轻到最重。
这一突破可能导致更精确的模型，例如中子星，并增加对这些恒星如何形成的了解。
“我们的目标是更好地了解强力在中子星和原子核中的行为。它使研究更接近于理解例如如何在中子星中产生金和其他元素 - 最终它是关于理解宇宙的，“克里斯蒂安·福森说。
