In Unsicherheit gelehnt | MSU heute

Während Wissenschaftler daran arbeiten, Ideen und Experimente zu entwickeln, um diese Unsicherheit zu verringern, sollten sie nicht vergessen, dass die Michigan State University Witold Nazarewicz. Dazu veröffentlichten er und Kollegen in Deutschland und Italien eine Art Memoiren in der Zeitschrift Physische Überprüfungsschreiben.

„Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass experimentelle Messungen und theoretische Modelle von Fehlerabschätzungen begleitet werden müssen“, sagte Nazarewicz, John A. Hannah. Anlage für seltene Isotopenstrahlen, oder FRIB. „Und die Dinge lassen sich besser verstehen, wenn man diese Unsicherheiten berücksichtigt.“

Hier verweist Nazarewicz nach langer Diskussion auf den erfolgreichen Ausgang des mit Spannung erwarteten Lead-Radius-Experiments am Thomas Jefferson National Accelerator Facility in Virginia. Das Experiment arbeitete daran, die Neutronengröße des Kerns oder Kerns eines Bleiatoms abzuleiten, indem eine kleine Links-Rechts-Asymmetrie in der Elektronenstreuung gemessen wurde.

Dieses Experiment – bekannt als PREX, das sich auf „T. rex“ reimt – betrachtete einen Bleikern mit 82 Protonen und 126 Neutronen, das P in PREX stammt von der Abkürzung für Blei im Periodensystem, Pb.

Wissenschaftler wussten, dass dieses Isotop oder diese Version von Blei eine „Neutronenhaut“ haben würde, weil es mehr Neutronen als Protonen enthält. Das heißt, die Neutronen ragen etwas weiter heraus als die Protonen.

Die frühe theoretische Analyse des PREX-Ergebnisses deutet jedoch darauf hin, dass diese Haut einige Billiardstel Zoll dicker ist, als viele Wissenschaftler erwartet hatten. Und wiederum durch die Arbeit von Theoretikern kann diese winzige Haut astronomische Implikationen haben: Sie könnte mit der Größe von Himmelsobjekten wie Neutronensternen zusammenhängen.

Neutronensterne faszinieren aus vielen Gründen, einschließlich ihrer erstaunlichen Dichte. Sie sind unglaublich massiv – der „typische“ Neutronenstern hat 40 % mehr Masse als unsere Sonne – und unglaublich klein für Sternmaßstäbe. Zwischen East Lansing und Ann Arbor passen etwa fünf Neutronensterne mit der Masse von sieben Sonnen.

Und die unerwartet dicke Neutronenhaut von Blei könnte bedeuten, dass diese Sterne größer sind als erwartet. Nicht dramatisch größer, aber genug, um „einen psychologischen Schub an die Gemeinschaft zu senden“, sagte Jorge Piekarewicz, Professor für theoretische Kernphysik an der Florida State University, in einem Interview mit Wissenschaftsmagazin diesen April.

In dem neues Papier, hat sich Nazarewicz mit den Mitarbeitern Paul-Gerhard Reinhard, einem Professor für Physik an der Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland, und Xavier Roca-Maza, einem außerordentlichen Professor für Physik an der Universität Mailand in Italien, zusammengetan. Das Trio trat einen Schritt zurück und analysierte die PREX-Ergebnisse mit zahlreichen Objektiven, die von verschiedenen theoretischen Modellen bereitgestellt wurden.

Die Forscher fanden heraus, dass eine weitere grundlegende Kerneigenschaft von Blei, die Dipolpolarisierbarkeit genannt wird, nicht reproduziert werden kann, wenn die PREX-Daten durch ein theoretisches Modell erklärt werden. Mit anderen Worten, es gibt kein einziges aktuelles Modell, das die Erkenntnisse über die Eigenschaften des Bleikerns und der PREX-Messung konsistent berücksichtigen kann.