บาคาร่า ท่อดับเพลิงนั้นจะมีประโยชน์ในการระบุขอบเขตสำคัญที่เรียกว่าเส้นหยดนิวตรอน พยายามอัดนิวตรอนมากเกินไปในนิวเคลียส และมันจะสลายตัวเกือบจะในทันทีโดยการคายนิวตรอนออกมา ลองนึกภาพชิปมังก์ตะกละที่มีแก้มเต็มไปด้วยถั่ว ซึ่งเมื่อมันพยายามดันเข้าไปอีก น็อตอีกอันก็จะโผล่ออกมาทันที ธรณีประตูที่นิวเคลียสสลายด้วยวิธีนี้เป็นขีด จำกัด สูงสุดสำหรับนิวเคลียสที่ถูกผูกไว้ บนแผนภูมิของธาตุที่รู้จักและไอโซโทปของพวกมัน ขอบเขตนี้จะลากเส้นออกมา คือ เส้นหยดนิวตรอน จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ทราบตำแหน่งของการแบ่งเขตที่สำคัญนี้ อย่างน้อยที่สุด ธาตุที่ 10 ในตารางธาตุ ธาตุนีออน
Heather Crawford นักฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่ง Lawrence Berkeley National Laboratory ในแคลิฟอร์เนียกล่าวว่า “FRIB จะเป็นหนทางเดียวที่จะหนักกว่าและไกลพอที่จะกำหนดเส้นหยดนั้นได้ คาดว่า FRIB จะกำหนดเส้นหยดของนิวตรอนจนถึงธาตุที่ 30 สังกะสี และอาจไกลกว่านั้นอีก
ใกล้กับเส้นหยดนั้น ซึ่งนิวตรอนมีจำนวนมากกว่าโปรตอนอย่างมาก
เป็นที่ที่นิวเคลียสจะมีความแปลกประหลาดเป็นพิเศษ ลิเธียม-11 ซึ่งมีรัศมีจุอยู่ติดกับท่อหยด ครอว์ฟอร์ดมุ่งเน้นไปที่ไอโซโทปแมกนีเซียมที่อยู่ใกล้กับท่อหยด ไอโซโทปแมกนีเซียมที่เสถียรที่สุดมี 12 โปรตอนและ 12 นิวตรอน เป้าหมายหลักของ Crawford คือแมกนีเซียม-40 มีโปรตอน 12 ตัวและมีจำนวนนิวตรอนมากกว่าสองเท่า – 28 ในนิวเคลียส
“นั่นคือขอบเขตของการดำรงอยู่” ครอว์ฟอร์ดกล่าว ทฤษฎีที่ทำนายคุณสมบัติของนิวเคลียสไม่น่าเชื่อถืออีกต่อไป นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีไม่สามารถแน่ใจได้เสมอว่านิวเคลียสที่กำหนดในอาณาจักรนี้มีขนาดและรูปร่างเท่าใด หรือแม้แต่มีคุณสมบัติเป็นนิวเคลียสที่ถูกผูกไว้หรือไม่ ทฤษฎีที่กำหนดอาจล้มเหลวเมื่อคาดการณ์ว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานเท่าใดในการชนนิวเคลียสให้อยู่ในสถานะที่ได้รับพลังงานต่างๆ ระยะห่างของระดับพลังงานเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือของนิวเคลียสอะตอม ซึ่งไวต่อรายละเอียดของรูปร่างของนิวเคลียสและคุณสมบัติอื่นๆ อย่างมาก
ครอว์ฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2019 ในหนังสือ Physical Review Lettersแน่นอนว่าแมกนีเซียม-40 ทำงานโดยไม่คาดคิด ในขณะที่ทฤษฎีคาดการณ์ว่าระดับพลังงานของมันจะตรงกับระดับพลังงานของไอโซโทปแมกนีเซียมที่มีนิวตรอนน้อยกว่าเล็กน้อย แต่ระดับพลังงานของแมกนีเซียม -40 นั้นต่ำกว่าของเพื่อนบ้านอย่างมีนัยสำคัญ
ในเดือนสิงหาคม ครอว์ฟอร์ดได้เรียนรู้ว่าเธอจะเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกๆ ที่ใช้ FRIB การทดลองสองครั้งที่เธอและเพื่อนร่วมงานเสนอได้รับการคัดเลือกสำหรับรอบแรกของการทดลองประมาณ 30 ครั้ง ที่จะเกิดขึ้นในช่วงสองปีแรกของ FRIB เธอจะพิจารณาอย่างละเอียดยิ่งขึ้นที่แมกนีเซียม-40 ซึ่งเหมือนกับลิเธียม-11 ที่มีนิวเคลียสของบอร์โรเมียน ตอนนี้ครอว์ฟอร์ดตั้งเป้าที่จะตรวจสอบว่าไอโซโทปที่เธอเลือกนั้นมีนิวเคลียสที่มีรัศมีด้วยหรือไม่ นั่นเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับความแปลกประหลาดของแมกนีเซียม-40 แม้ว่านิวเคลียสที่มีรัศมีจะเป็นที่รู้จักมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่ทฤษฎีก็ยังไม่สามารถคาดเดาได้อย่างน่าเชื่อถือว่านิวเคลียสใดจะถูกประดับประดาไปด้วย การทำความเข้าใจแมกนีเซียม-40 สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบการประดับตกแต่งนิวเคลียสของนิวเคลียสได้
ต้นกำเนิดธาตุ
นักฟิสิกส์ต้องการที่จะสามารถสำรวจไปรอบๆ เช่นกลไกภายใต้ประทุน เพื่อทำความเข้าใจปฏิกิริยานิวเคลียร์ของจักรวาลที่ทำให้จักรวาลไป “ฟิสิกส์นิวเคลียร์เปรียบเสมือนเครื่องยนต์ของรถสปอร์ต สิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์เป็นตัวกำหนดว่ารถทำงานได้ดีแค่ไหน” Ani Aprahamian นักฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งมหาวิทยาลัย Notre Dame ในรัฐอินเดียนากล่าว
จักรวาลที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์นั้นอาจเป็นที่ที่มีความรุนแรงสำหรับนิวเคลียส โดยคั่นด้วยการระเบิดของดวงดาวอันน่าทึ่งและสภาวะสุดขั้ว ซึ่งรวมถึงสสารที่อัดแน่นเข้าไปในส่วนที่แคบมากด้วยแรงโน้มถ่วงที่บดขยี้ สภาพแวดล้อมเหล่านี้ก่อให้เกิดความอัศจรรย์ของฟิสิกส์นิวเคลียร์ซึ่งแตกต่างจากที่ปกติเห็นบนโลก FRIB จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นกระบวนการบางอย่าง
ตัวอย่างเช่น นักฟิสิกส์คิดว่าสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยนิวตรอนบางอย่างเป็นหม้อต้มที่องค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากของจักรวาลถูกปรุงสุก การเชื่อมต่อของจักรวาลนี้ทำให้ Jolie Cizewski นักฟิสิกส์นิวเคลียร์สร้างความฝันในวัยเด็กได้ดี
เมื่อ Cizewski ยังเป็นเด็กหญิงตัวเล็ก ๆ เธอจับแมลงดาราศาสตร์ได้เธอกล่าว “ฉันตัดสินใจว่าฉันจะเป็นนักดาราศาสตร์เพื่อจะได้ไปในอวกาศ” อาจดูเหมือนว่าเธอเลี้ยวซ้ายจากความหลงใหลในวัยเด็กของเธอ เธอไม่เคยทำให้มันโคจรและเธอก็ไม่ได้เป็นนักดาราศาสตร์
แต่เสียงสะท้อนของความฝันในวัยเด็กนั้นทำให้งานวิจัยของเธอยึดถือ แทนที่จะดูดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์ ในไม่ช้าเธอก็จะใช้ FRIB เพื่อเปิดเผยความลับของจักรวาล
Cizewski จาก Rutgers University ใน New Brunswick รัฐนิวเจอร์ซีย์กำลังทำงานเพื่อเปิดเผยรายละเอียดของปฏิกิริยานิวเคลียร์ในจักรวาลที่รับผิดชอบต่อนิวเคลียสที่ล้อมรอบเรา “ฉันกำลังพยายามทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่หนักกว่าเหล็ก ได้รับการสังเคราะห์อย่างไร” เธอกล่าว บาคาร่า
