“幽灵粒子”可能是最重元素背后的秘密

大原子需求大能量来构建。现在，一种新的量子相互作用模型表明一些最轻的颗粒在宇宙中，至少在一些重元素的形成过程中可能起着关键作用。

美国的物理学家已经展示了亚原子“幽灵”粒子如何被称为中微子可以迫使原子核成为新元素。

这不仅是一种完全不同的构建比铁重的元素的方法，它还可以描述一个长期假设的“中间”路径，它位于两个已知过程之间的边界上，核聚变和核合成。

对于大多数大于氢的元素，温暖的拥抱一颗又大又亮的星星足以让质子和中子克服它们强烈的需要，将时间推开足够长的时间，以便其他短程相互作用接管。这种聚变的拥抱释放了额外的能量，帮助恒星的核心保持温暖。

一旦原子长到大约 55 个核子的大小——一个铁核– 增加额外的质子需要更多的能量，而不是聚变过程所能偿还的能量。

热核经济学的这种转变意味着，只有当额外的中子粘附在核粒子的凝结质量上足够长的时间，使一个中子衰变并吐出一个电子和一个中微子，将其转化为有资格成为新元素所需的额外质子。

通常，这个过程是痛苦的缓慢的，在几十年甚至几个世纪的时间里涓涓细流，因为大恒星内的原子核中子经常发生争执，获得和失去中子，很少有人在关键时刻切换到质子罩。

如果有足够的冲击力，这种增长也可以出奇地快——在几分钟内崩溃和碰撞的星星.

但一些理论物理学家想知道是否还有其他途径，介于慢速或“s”过程和快速或“r”过程之间的中间途径。

“化学元素是在哪里制造的尚不清楚，我们不知道它们的所有可能制造方式，”说该研究的主要作者，威斯康星大学麦迪逊分校物理学家Baha Balantekin。

“我们认为有些是在超新星爆炸中制造的，或者中子星合并，其中许多物体都受量子力学定律的支配，所以你可以利用恒星来探索量子力学的各个方面。

在中微子泛滥的量子性质中可能会找到一个解决方案，中微子是宇宙中质量最丰富的粒子，它们会溢出到宇宙环境中。

虽然它们几乎没有质量，几乎没有任何手段可以让人们知道它们的存在，但它们的绝对数量意味着这些短暂的“幽灵粒子”的发射和偶尔吸收仍然对在大质量恒星和灾难性宇宙事件深处嗡嗡作响的质子和中子的预算产生影响。

中微子的一个奇怪的怪癖是它习惯于在量子模糊中振荡，通过切换身份的几种风格当它飞过空旷的空间时。

在混沌的核子汤中模拟大量的中微子翻转和翻腾的味道说起来容易做起来难，所以物理学家经常将它们视为一个单一的系统，其中单个粒子的性质被认为是一个大的、纠缠的超粒子。

来自乔治华盛顿大学和加州大学伯克利分校的Balantekin和他的同事使用相同的方法来更好地了解新生中子星撞击周围环境时发出的中微子风如何作为核合成的中间过程。

通过确定单个中微子的量子身份在多大程度上取决于这种纠缠态的程度，研究小组发现这种幽灵风暴可能产生大量新元素。

“这篇论文表明，如果中微子纠缠在一起，那么就会有一个增强的元素产生新过程，即i-过程。说巴兰特金。

虽然这些数字在理论上加起来，但测试这个想法是另一回事。

研究地球上“幽灵”中微子的相互作用仍处于起步阶段，让研究人员凝视着远方的太空寻找新方法的证据，将最大的元素结合在一起。

这项研究发表在天体物理学杂志.

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