อะตอม สร้างทุกสิ่งในชีวิตประจำวัน แกนกลางของแต่ละ อะตอม มีนิวเคลียสของอะตอม ประกอบด้วยนิวตรอนและโปรตอน ในภาพทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก โปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส มักถูกอธิบายว่า เป็นหินอ่อนหลากสีที่รวมกลุ่มกัน โปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส ในนิวเคลียสเบาที่มีโปรตอนเพียงไม่กี่โปรตอน จำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสมักจะเท่ากัน อย่างไรก็ตาม เมื่อนิวเคลียสหนักขึ้น พวกมันต้องการนิวตรอนมากขึ้น เพื่อให้คงตัว ดังนั้นในนิวเคลียสที่มีน้ำหนักมาก นิวตรอนจะถูกผลักไปที่ชั้นนอก เพื่อให้เกิดผิวนิวตรอนบางๆ ที่ด้านนอกของนิวเคลียสหนักเหล่านี้ ซึ่งห่อหุ้มแกนกลางที่ประกอบด้วยนิวตรอนและโปรตอน

ตะกั่ว เป็นองค์ประกอบหนักที่มีผิวนิวตรอนหนาอย่างน่าประหลาดใจ ตอนนี้นักฟิสิกส์ที่ทำการทดลอง การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนที่ Thomas Jefferson National Accelerator Facility ได้ทำการวัดความหนาผิวนิวตรอนของตะกั่ว อย่างแม่นยำมาก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า ความหนาของผิวนิวตรอนของตะกั่วนั้น หนากว่าที่นักฟิสิกส์เคยคิดไว้ถึงสองเท่า การวัดใหม่นี้ มีผลกระทบที่สำคัญต่อโครงสร้าง และขนาดของดาวนิวตรอน

ในนิวเคลียสของตะกั่ว ชั้นของผิวนิวตรอน ห่อหุ้มแกนโปรตอนกับนิวตรอน ตะกั่วเป็นไอโซโทปของตะกั่วที่พบมากที่สุด โดยมีโปรตอน 82โปรตอน 126นิวตรอน ในความเป็นจริง หลังจากหลายทศวรรษของการทดลอง การกระเจิงแม่เหล็กไฟฟ้า ผู้คนมีความเข้าใจอย่างดี เกี่ยวกับการกระจายเชิงพื้นที่ของโปรตอนในนิวเคลียส อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจ เกี่ยวกับการกระจายตัวของนิวตรอนเชิงพื้นที่ เป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้น เนื่องจากในฐานะอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า

นิวตรอนจึงมองไม่เห็นโดยทั่วไป ด้วยเครื่องตรวจจับแม่เหล็กไฟฟ้า แม้ว่านิวตรอนไม่มีค่าใช้จ่ายแต่ก็มีขนาดใหญ่ ดังนั้นนักฟิสิกส์ จึงเลือกที่จะเข้าใจการกระจายตัวของนิวตรอนเชิงพื้นที่ ผ่านแรงพื้นฐานอื่นในธรรมชาตินั่นคือ แรงที่อ่อนแอความแข็งแกร่งของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ ขึ้นอยู่กับทิศทางเชิงพื้นที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่ออิเล็กตรอนกระจัดกระจายจากนิวตรอนในนิวเคลียส ความถี่ที่อิเล็กตรอนทางซ้าย ซึ่งสปินและโมเมนตัมจะต่อต้านการจัดแนว และอิเล็กตรอนมือขวา ซึ่งสปิน และโมเมนตัมอยู่ในแนวเดียวกัน จะแตกต่างกัน ระดับของความไม่สมมาตรนี้ มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิด กับการกระจายของนิวตรอนในนิวเคลียส

เมื่ออิเล็กตรอนและนิวตรอนกระจัดกระจาย พวกมันมีปฏิกิริยากับอนุภาคที่ถูกบังคับ นี่เป็นผลที่อ่อนแอมาก ในการวัดผลกระทบที่อ่อนแอของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอนี้ จำเป็นต้องมีการควบคุมที่เข้มงวดอย่างยิ่งของการทดสอบ ในการศึกษาใหม่นักฟิสิกส์ใช้อิเล็กตรอนในการโต้ตอบกับโปรตอน และนิวตรอนผ่านแรงที่อ่อนแอ เพื่อวัดการกระจายของนิวตรอน ในการทดลองพวกเขาประกบฟอยล์ตะกั่วระหว่างเพชรสองชั้นบางๆ ปล่อยลำแสงอิเล็กตรอนที่มีการหมุนเกือบเท่ากัน

ไปยังฟอยล์ตะกั่ว และวัดความน่าจะเป็น ที่พวกมันจะเบี่ยงเบนไปที่มุมหนึ่ง จากนั้นพวกเขาพลิกการหมุนของอิเล็กตรอนด้วยความถี่ 240ครั้งต่อวินาที และตรวจพบความแตกต่างของกระแสไฟฟ้าเล็กๆ ที่ปรากฏบนอิเล็กตรอนที่เบี่ยงเบน การเบี่ยงเบนเล็กน้อยนี้ แสดงถึงอิทธิพลของแรงที่อ่อนแอ และการกระจายตัวของนิวตรอนเชิงพื้นที่ สามารถคำนวณได้จากขนาดของมัน

จากข้อมูลการวัด นักวิจัยได้คำนวณรัศมีนิวตรอน ซึ่งหมายถึงรัศมีการกระจายของนิวตรอนในนิวเคลียส แทนที่จะเป็นรัศมีของนิวตรอนตัวเดียว ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าส่วนหนึ่งของความไม่แน่นอน เกิดจากข้อผิดพลาดทางสถิติ การทดลองการกระเจิงของแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ผ่านมาบางการวัดว่าในนิวเคลียสของตะกั่ว รัศมีการกระจายของโปรตอนเท่ากับ 5.50เฟมโตเมตร

เมื่อรวมข้อมูลเหล่านี้ ความหนาของผิวนิวตรอนจะถูกคำนวณให้เป็นเฟมโตเมตร ผลลัพธ์สอดคล้องกับผลการวัด แต่ความแม่นยำเพิ่มขึ้นสองเท่า ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่านี้ บ่งชี้ว่าความหนาผิวนิวตรอนของตะกั่ว มีค่าประมาณสองเท่าของค่าที่คาดการณ์ในทางทฤษฎี แม้ว่าความหนาของผิวนิวตรอนจะมีขนาดเล็กมาก แต่การวัดที่แม่นยำก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง จากความหนาของเฟมโตเมตรของผิวนิวตรอน เราสามารถอนุมานโครงสร้างของดาวนิวตรอนได้

แม้ว่าความหนาแน่นของนิวเคลียส จะมีขนาดเล็กกว่าดาวนิวตรอน แต่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี สามารถใช้ความหนาแน่นของนิวเคลียส เพื่อสรุปความหนาแน่นของดาวนิวตรอนได้ นิวตรอนและดาวนิวตรอนสามารถ เชื่อมต่อกันด้วยปริมาณที่เรียกว่าพลังงานสมมาตร ซึ่งเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ความดันสมมาตร ถ้าพลังงานสมมาตรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตามการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของนิวเคลียร์ ความดันสมมาตรจะมากขึ้น ในนิวเคลียสความดันสมมาตรที่มากขึ้นหมายความว่า นิวตรอนจะถูกผลักออกไปไกลขึ้น และผิวนิวตรอนจะหนาขึ้น ในทำนองเดียวกัน ในดาวนิวตรอนความดันสมมาตรที่สูงขึ้น จะสอดคล้องกับรัศมีที่ใหญ่กว่า

จากผลการตรวจผิวนิวตรอนที่วัดได้ใหม่ หมายความว่าขนาดของดาวนิวตรอน อาจใหญ่กว่าที่เราคาดการณ์ไว้ในอดีต เมื่อวันที่ 27 เมษายนชี้ให้เห็นว่า อัตราส่วนความดันสมมาตรตามทฤษฎีนั้น ต่ำกว่าความดันสมมาตรที่คำนวณของทีมนักฟิสิกส์ คำนวณจากผลลัพธ์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนธรรมดาที่มีมวล 1.4เท่าของดวงอาทิตย์ ควรมีรัศมีระหว่าง 13.25ถึง14.25กิโลเมตร แทนที่จะเป็น 10กิโลเมตร ที่ทฤษฎีส่วนใหญ่ทำนายไว้

อ่านต่อเพิ่มเติม :::  ศาสนาอิสลาม ประวัติศาสตร์ทางศาสนาและการพัฒนาเมืองทางการค้า