前言:

大家好,這邊要跟大家分享的是LIGO 最新的重要觀測結果,

也就是neutron star merger。

這次的觀測,不僅是天文學上極為重要的事件,

對於我的領域 -- nulcear physics 也是有突破性的發展。

 

雖然我本身做的比較是 nuclear structure的研究,

而不是特別專精於 nuclear astrophysics,

但是還是滿常接觸到這方面的演講,今天聽完來自UTK的 Prof. Andrew Steiner 的演講,

要跟大家用比較白話的方式分享什麼是 r-process,

還有為什麼 r-process 這麼吸引科學家的研究,

以及這次 LIGO 發表的結果,對於 r-process 的影響。

 


 

part1

什麼是 r-process

 

在 big bang 只後,宇宙中的物質只有 "H", "He", 還有少部分的 "Li"

其他的化學元素都是之後經由nucleosynthesis ( 中文翻成 核合成 )而來的。

 

比方說,原子核可以接收中子,然後再beta decay,就變成另外的原子核了。

(Figure from wiki)

這也是在nuclear physics 中所指的 s-process (slow neutron capture),

意思就是慢速的中子捕捉。但是並不是所以有化學元素都是由 s-process產生的。

 

r-process 指的是一種特別的的過程。

它得發生在環境中有非常大量中子的地方,而且中子撞上原子核的頻率相當大,

使得再原子核還沒beta decay前,就累積的非常多的中子,

使得原子核走上了不同的衰變路徑,而產生了s-process所不能製造出的原子核。

像是 Eu, U 等等的元素都是大多由 r-process所製造的。

 

 (Figure from wiki)


 

part2

科學家對於 r-process 的困惑。

 

科學家知道要產生我們觀測到宇宙物質的組成成分,

勢必某些元素( ex. Eu, Au, Ag...) 是得由 r-process產生的,

但是 r-process的地點卻是爭議不休。

 

主要分兩派的主張

(1) r-process是由 core collapse supernova explosion 來的

(2) r-process是由 neutron star merger 來的

 

neutron star merger 是兩個中子星撞在一起,他們的環境中自然有很多的中子,

但是科學家還不理解,為什麼 r-process 所產生的元素在古老的星系中也發現,

而neutron star 通常許要較久的時間才會產生。

 

LIGO's latest hit: Merging neutron stars

 


 

part3

LIGO的發現。

 

LIGO 偵測到 neutron star merger 發出的重力波以及 x-ray.

他們得出的估計是 neutron star merger 會吐出 0.001 to 0.01 solar mass的物質。

( 簡單的比喻,噴出的黃金元素就有一個地球這麼多)

他們聲稱由於吐出這麼多的 r-process的物質,

nuetron star merger 很可能是主要 r-process的來源。

 

這個不得了的聲稱阿。

意義上就是我們證實了某地方就是 r-process 元素的製造工廠。

一個在科學界上的大大大大謎題。

 

不過,我想這應該還不是最終的定論,

因為之前 supernova派反對的理由並還沒有被解決,

也就是 neutron star merger 需要較長的時間才產生。

 

 


 

題外:

這次LIGO發表的paper中,作者有3500+ 是歷史第二,

第一的是 Higgs boson 有 5300+ 的作者群。

 

 

 

 

 

創作者介紹

倫倫的小blog

xination 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(0) 人氣()