小行星可能隱藏著元素周期表之外從未見過的元素

元素周期表上天然存在的最密集元素是金屬鋨。在室溫下，它形成密度22.59 克每立方厘米 –近兩倍和地球一樣密集內(nèi)核并且?guī)缀鹾?a>木星的核心.

但是太陽系中有一些物體似乎比鋨密度大得多;甚至不是行星核心，而是小行星，它們的質(zhì)量不足以將礦物壓縮成超致密狀態(tài)。

這導致科學家推測，在元素周期表之外，還有天然存在的穩(wěn)定元素 - 甚至超越原子序數(shù)105和118之間的不穩(wěn)定放射性超重元素，這些元素僅在實驗室環(huán)境中觀察到。

目前尚不清楚超過118個質(zhì)子的元素是否穩(wěn)定 - 它們肯定從未被觀察到，無論是在野外還是在實驗室環(huán)境中。但理論工作表明，存在穩(wěn)定島周圍原子序數(shù) 164，其中超重元素不容易發(fā)生放射性衰變，并且可能會停留，至少在一段時間內(nèi)。

由于這些較重的元素預計會更密集，因此它們可以解釋涉及小行星33 多語，小行星帶中的一塊巖石，寬約50至60公里（約30至36英里）。一項測量得出了 33 個多語的密度每立方厘米75.28克，將其歸類為潛在的致密超致密物體（庫多).

極端的異常值可能是錯誤測量的結(jié)果。甚至進行這種計算的天文學家注意到這是不現(xiàn)實的.

但亞利桑那大學的物理學家埃文·拉福奇（Evan LaForge）、威爾·普萊斯（Will Price）和約翰·拉菲爾斯基（Johann Rafelski）想要研究這種密度是否至少在物理上是合理的。

他們的工作基于一個叫做托馬斯-費米模型，已知是形成某些原子行為的基本近似的粗略但有用的方法。在這個框架下，研究人員研究了假設的超重元素的原子結(jié)構(gòu)。

“我們選擇了這個模型，盡管它相對不精確，因為它允許系統(tǒng)地探索原子行為作為已知元素周期表之外的原子序數(shù)的函數(shù)，”拉菲爾斯基 說.

“進一步的考慮是，它還使我們能夠在短時間內(nèi)探索許多原子，我們杰出的本科生Evan [LaForge]。

他們的計算與先前預測的原子序數(shù)為164的穩(wěn)定島一致。他們表明，這種元素的密度范圍在每立方厘米36到68.4克之間。這接近于33 Polyhymnia的高密度計算。

這并不意味著33 Polyhymnia是超密集的。這只是意味著，對于不需要進入神秘物質(zhì)籃子的超密度測量（可能是錯誤的）可以解釋。

“這項研究的目的是確定是否可以實現(xiàn)具有極端質(zhì)量密度的CUDO，而不需要通常調(diào)用的奇怪或暗物質(zhì),"研究人員在他們的論文中寫道.

“我們在使用相對論托馬斯 - 費米模型探索兩種不同的核系統(tǒng)時做到了這一點。從對標準原子核和α物質(zhì)的探索來看，很明顯，這兩種類型的核物質(zhì)都可以解釋CUDO中的密度，如小行星33 Polyhymnia。

他們說，這項工作證明了托馬斯-費米模型在探測假設超重元素性質(zhì)方面的效用，并為更可靠的分析提供了基礎。

該研究出現(xiàn)在歐洲物理雜志加.

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