关于反弹——

新数据是爆炸星星的过程的证据

我们仍在试图理解恒星自毁的机制。

多彩多姿的blob的图象。
放大 /CASSIOPEIA的多波长图像是超新星残余物。

超新星发生。我们已经见过很多次了,所以我们很确定。它们发生的原因则完全是另一回事。当我们努力理解这些巨大爆炸背后的物理原理时,我们偶尔会经历一些尴尬的时期,当我们的模型中的恒星停止爆炸时。添加更真实的物理元素通常会让模型再次蓬勃发展起来,而现在我们正处于一个最新模型似乎正在快乐地自我毁灭的时期。

挑战正试图发现我们在我们成功模型中使用的物理学准确地反映了垂死的明星中发生的事情 - 这不是一项简单的任务,即立即破坏了大部分证据。

现在,数据来自Chandra X射线天文台提供了一个暗示,在最近的超新星模型中使用的机制可能是正确的。研究结果发表在本周的《自然》杂志上。

它繁荣(大多数)

当一个巨大的明星用完燃料时,这里发出的超新星发生在燃料中,导致其核心崩溃。就在这里,你可以看到一个潜在的问题:崩溃如何导致爆炸?

一般思路是,一旦燃料耗尽并且融合停止,星形的内芯就会坍塌成中子星。核心上方的层,剥夺了向外推动它们的能量,向核心伸向核心,击中中子星,并反弹。这种反弹是将恒星的最外层可见层吹到碎片的东西。

不幸的是,这并不完全是工作。恒星的外层也从抵消重力拉动的能量切断,并且它们也开始朝核心伸出困境。在星际的某个地方,向外爆破的篮板层将进入仍然仍然坍塌的距离。结果是震荡前部,在它到达恒星的表面之前停止。什么都没有繁荣。

然而,平衡点足够接近星形表面,然而,该能量的额外输入足以将物品翻回到爆炸模式。物理学家提出了这种能量的一个相当不太可能的来源:中微子。这些颗粒是值得注意的,对于其他物质很少相互作用,因此它们似乎是将能量转移到恒星的外层中的材料的可怕候选者。但是,在核心崩溃期间,它们中的许多都是生产的,即中微子驱动的加热是一件事,即使它不是你想要重新加热剩下的东西。

幸运的是,在这种情况下,这是一个有后果的事情。被中微子加热的物质继续膨胀以逃离恒星。没有被中微子烘烤过的物质仍在尽其所能地坍塌。其结果是,当坍缩和爆炸的物质互相擦过时,恒星的外层发生了剧烈的对流。这有可能产生不对称爆炸,这是我们已经看到的。它也会对喷出的物质产生影响。

冻结

中微子驱动的加热可能看起来有点奇怪,但其结果之一也同样奇怪。这些被加热的物质形成了物理学家所说的“高熵羽”。在这种情况下,高熵只是指低密度和极高能量的组合。它足够高以至于一些最近形成的原子最终分解成质子,中子和粒子,一个双中子/双质子的组合。(粒子与典型的氦原子的原子核相同。)

然而,随着材料冷却,能量和密度下降到所有这些材料开始形成更大原子核的地方,这一过程被称为富阿尔法冻结。这一过程具有明显的原子特征,因为物理冻结很可能形成一些特定的元素和同位素。所以,通过观察爆炸恒星的残骸,我们可能会找到证据表明曾经发生过富阿尔法元素的冻结。

左下角的详细图像显示了高速、富含铁的羽流。
放大 /左下角的详细图像显示了高速、富含铁的羽流。

而这正是这项新研究所做的。富含阿尔法元素的冻结物产生的一种同位素是56Ni,它会迅速衰变为56菲。之前超新星的图像仍然是仙后座A表明喷射材料内有富含铁的区域。因此,美国和日本研究人员之间的合作搜查了这些富含铬和钛的富含铁的地区,该地区也在富含α的冻结过程中产生。

显然,是研究人员发现了它们,否则这篇文章就不需要写了。同样重要的是,铬和钛的含量与它们在富含质子的高能物质羽流中形成的数量一致。

同样重要的是,超新星模型表明,由中微子加热驱动的物质羽流应该以每秒4000到5000公里的速度移动。富含铁的物质以每秒4000多公里的速度移动,使其处于合适的位置。

所有这些都表明,我们目前的爆炸恒星模型似乎在正确的轨道上。不仅模型星星实际上爆炸 - 它们以一种似乎与现有的超新星残余持符合一致的方式。显然,这将是我们想要查看其他超新星的东西要确认。但是,现在,至少,模型建设者可以享受有充分理由相信他们并不严重的轨道的救济。

大自然,2021. DOI:10.1038 / s41586-021-03391-9对必须)。

69年读者评论

  1. 我想冲击波中的高压不足以再次引发核聚变吧?这会不会创造一种能源来帮助驱动对流细胞呢?我想产品应该有足够的不同吧?每秒4000公里的比特似乎是一个很狭隘的物理效应。
    21572帖子|挂号的
  2. Wickwick写道:
    我想冲击波中的高压不足以再次引发核聚变吧?这会不会创造一种能源来帮助驱动对流细胞呢?我想产品应该有足够的不同吧?每秒4000公里的比特似乎是一个很狭隘的物理效应。


    还有大量短寿命放射性元素的加热效应。能源总得有个去处。
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  3. 什么是理想的“一个引擎的效率仅仅是由它的冷热地区的比较决定”。这只给了我们一个公式,但是这是如何被爆炸的恒星“观察到”的呢?
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  4. 文章留出了中微子的来源。当芯塌陷到中子星中时,芯中的质子和电子结合到中子中。每个这样的组合释放单个中性细胞。

    (实际上发生了什么样的质子和电子迫使迫使靠紧凑,使得带正电荷的弱玻色子被交换,将电子转化为中微子,并将其一个质子向上的夸克进入下降夸克 - 将质子转化为中子。)
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  5. 描述“...我们模型中的恒星停止爆炸的尴尬时期。“真的应该有一个部分标题”炸弹在哪?本该有一声炸星的爆炸!".

    只是说,错过了机会…:)
    有105个帖子在|注册
  6. 约翰,感谢您以一种方式总结这些发现,使其能够访问它,以便我认为*我理解活动。

    我实际上悲伤的研究本身就是一个付费墙,因为有时候我喜欢看几乎在我的头脑上的数学是想提醒我真的,真的很聪明的人。
    |注册了36234个帖子
  7. 那么,这就是(大体上过于简化的)中微子裂变吗?

    最后编辑瘾君子2021年4月21日星期三下午2:54

    250篇帖子|注册
  8. 坍缩恒星内部存在低密度区域的想法是让我头疼的事情之一。

    但只要它有效,它就不依赖于我对它的理解。
    1871帖子|注册
  9. 引用:
    56


    哎哟!不!Augh!
    13658帖子|注册
  10. 灰色写道:
    约翰,感谢您以一种方式总结这些发现,使其能够访问它,以便我认为*我理解活动。

    我实际上悲伤的研究本身就是一个付费墙,因为有时候我喜欢看几乎在我的头脑上的数学是想提醒我真的,真的很聪明的人。


    arXiv拯救我们!

    https://arxiv.org/pdf/2104.03001.pdf.


    derp,错误的纸。

    最后编辑bthylafh2021年4月21日星期三下午3:06

    13658帖子|注册
  11. 我以为已经有很好的证据表明,在超新星期间,明星的核心部分变得足够密集,以不透明到中微子。还有加热涉及压力增加这一原因不应该是那种奇怪的。

    tc
    1553帖子|注册
  12. 你的强制性XKCD: https://what-if.xkcd.com/73/
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  13. bthylafh写道:
    引用:
    56


    哎哟!不!Augh!

    我听说同位素经常在灌木丛中发现。
    4682帖子|挂号的
  14. 由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?
    354个帖子|注册
  15. 令人着迷的是,我们可以看一下死星的遗骸11,000光年,并弄清楚它背后的机制
    156个帖子|注册
  16. 那么,如果更重的元素是在“富阿尔法冻结”过程中形成的,这是否意味着核聚变是在这些高熵羽流中发生的呢?
    12个帖子|挂号的
  17. 真正的问题:除了没有一个现实的来源和安全的水槽之外,有什么好理由为什么有一个不想用中微子再加热剩菜?
    |注册了147篇帖子
  18. Bamk写道:
    令人着迷的是,我们可以看一下死星的遗骸11,000光年,并弄清楚它背后的机制


    我有研究中子星外壳性质的同事。我不知道他们是怎么知道的。
    |注册了147篇帖子
  19. 灰色写道:
    约翰,感谢您以一种方式总结这些发现,使其能够访问它,以便我认为*我理解活动。

    我实际上悲伤的研究本身就是一个付费墙,因为有时候我喜欢看几乎在我的头脑上的数学是想提醒我真的,真的很聪明的人。



    有一段时间我在我以为我聪明的时候开始上大学。
    202帖子|挂号的
  20. RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?


    简单地说,铁和镍是每个核子元素中能量最低的,这意味着聚变和裂变在能量上是不利的。它们是恒星的终极元素残渣。
    |注册了147篇帖子
  21. RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?

    我不是专家,但我的外行理解是不行。恰恰相反:形成以铁为核心的行星的铁,比如地球,可能来自超新星的残留物。

    没有超级唯一的方法,唯一的元素,如铁,可以在第一个地方自然形成?
    |注册了1519个帖子
  22. Kyuu写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?

    我不是专家,但我的外行理解是不行。恰恰相反:形成以铁为核心的行星的铁,比如地球,可能来自超新星的残留物。

    没有超级唯一的方法,唯一的元素,如铁,可以在第一个地方自然形成?


    我认为铁可以通过恒星内部的正常聚变自然形成。只有比铁重的元素才能形成超新星。
    202帖子|挂号的
  23. 每次我想了解超新星的时候,我都迷路了。

    一颗恒星愉快地融合着各种元素。恒星或多或少处于一种平衡状态,它支撑着外层,通过核聚变提供必要的能量,同时外层的重量使核聚变的能量不会把恒星吹散。

    然后有一天,恒星耗尽了可熔元素有了一个无法提取能量的铁核。在这一点上,我迷失了方向。

    不知何故,重力提供比融合过程更多的能量使得已经平衡的明星,以某种方式设法吹嘘自己。致力于形成铁,融合能量足以保持海湾的崩溃,但是当停止时,一些其他能源源踢在那比融合过程中更强大,并将这颗明星吹到史密斯。

    什么能源可以做到的?如果你说重力可以做到这一点,那么与100英尺的球有何不同,并让它跳1000英尺?如果你说“中微子烘烤可以这样做”中微子从哪里得到他们的能量?为什么它需要融合来停止额外的中微子突然出现?他们不在那里吗?
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  24. Kyuu写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?

    我不是专家,但我的外行理解是不行。恰恰相反:形成以铁为核心的行星的铁,比如地球,可能来自超新星的残留物。

    没有超级唯一的方法,唯一的元素,如铁,可以在第一个地方自然形成?


    较重的元素甚至没有形成在超新星中;它们来自不太重的元素的中子照射。(就像钚一样,从铀的人工创造出来。)
    |注册了147篇帖子
  25. 这篇文章写得很好,谢谢你,约翰。

    要在此主题中回答一些问题:
    铁是恒星核聚变的最终产物;铁(和镍)结合后需要能量而不是释放能量。像铁这样的原子核中有很多质子,所以它们通常会相互推开。但这就是恒星和像超新星这样的天体物理事件的意义所在——它们非常热,而这些能量使它们能够克服这种斥力,制造出更重的物质。

    铁有26个质子,你可以从地下挖出铀(92个质子)这样的东西,所以这篇帖子里的人有理由问其他东西来自哪里。一些人也说过它发生在恒星上,然后这惊人的观察,我们知道一个形成较重元素的一个网站是两个中子恒星的合并(这是某些类型的超新星的残余物)。

    这些事件是巨大的能量,在他们的情况下,温度足够高,原子核可以捕获一堆中子。这种情况会一直发生,直到原子核上有如此多的中子,以至于衰变(将中子变成质子)的概率比捕获中子的概率更大。所以你基本上可以从一系列的质子捕获和随后的衰变中制造出新的元素。

    这种情况非常迅速在中子 - 星兼并等地方,因此该过程被称为快速中子捕获过程(R过程),在某些巨大的恒星中更慢,所以它被称为那里的S(慢)的过程。核天体物理学家在物理学方面是一种富有想象力的束,不是那么多的名字。R过程比铁的元素大约一半,而且对另一半的过程。在任何一个过程中,或者在我们认为他们的环境中有一些东西,这就是事情变得非常有趣的地方。

    (ed。语法更好)
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  26. 当我停下来思考这其中的能量水平和密度时,我的大脑就会想到格子图案。难以置信的
    461帖子|挂号的
  27. Coinductor写道:
    Kyuu写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?

    我不是专家,但我的外行理解是不行。恰恰相反:形成以铁为核心的行星的铁,比如地球,可能来自超新星的残留物。

    没有超级唯一的方法,唯一的元素,如铁,可以在第一个地方自然形成?


    较重的元素甚至没有形成在超新星中;它们来自不太重的元素的中子照射。(就像钚一样,从铀的人工创造出来。)

    确实,较重的元素是由较轻的元素的中子辐照形成的,但你的说法的问题是它不会发生在超新星中。

    超新星冲击波的高密度迫使原子如此紧密地结合在一起,电子捕获到原子核的速度被加速,而衰变(电子从原子核中喷射)被阻止。由于冲击波中的大多数原子都是氢(单质子原子核),所以最终得到的是大量的自由中子。当激波锋经过时,局部物质冷却,中子被捕获的速度比它们衰减的速度快,衰减速度为-衰变。它们被俘获的速度如此之快,以至于它们能够形成质量越来越高的原子核。也就是说,仅仅通过捕获中子就能在周期表上攀爬是行不通的,因为各种类型的衰变可能会比捕获中子的速度更快。你需要超新星激波锋(或中子星合并)的高中子密度,以足够快的速度捕获中子,以爬上元素周期表。
    19018帖子|注册
  28. 继续我之前的帖子——有些东西(所谓的p核)是某些富含质子的东西,它们被屏蔽在s过程(以及r过程,尽管这完全发生在富含中子的那一边)之外。

    你可以在某些超新星中制造p核。在核心坍缩超新星中(可能发生在超大质量恒星死亡之后——大约比我们的太阳重8-25倍),约翰所说的中微子驱动的风推动了碎片的膨胀,并使情况升温,但它也与环境中的质子相互作用(很难真正解释这些物质有多热——但它们是如此之热,以至于物质基本上分解成质子和中子,然后迅速重新结合形成质子、氦、铁和镍。)所以。非常热)。

    不管怎样,电子反中微子可以和质子相互作用,产生中子。因为那里存在的铁和镍的同位素非常缺乏中子,它们立刻就吸收了中子。衰变的寿命在这里相当长(富含质子的物质通过+衰变,将质子转化为中子),但反应中得到一个中子后立即释放出一个质子的可能性更大。这可以缩短衰变的速度,并导致更重的物质的形成。但我们对核物理的了解还不足以判断这种情况是否会发生。我们需要测量一些核反应来找出答案,但那些有趣的反应真的很难得到。

    核天体物理学让我着迷——原子核是我们可以可靠操纵的最小的东西,我们可以利用它们来了解宇宙中最大的离散物体。
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  29. struwell写道:
    这篇文章写得很好,谢谢你,约翰。

    要在此主题中回答一些问题:
    铁是恒星核聚变的最终产物;铁(和镍)结合后需要能量而不是释放能量。像铁这样的原子核中有很多质子,所以它们通常会相互推开。但这就是恒星和像超新星这样的天体物理事件的意义所在——它们非常热,而这些能量使它们能够克服这种斥力,制造出更重的物质。

    铁有26个质子,你可以从地下挖出铀(92个质子)这样的东西,所以这篇帖子里的人有理由问其他东西来自哪里。一些人也说过它发生在恒星上,然后这惊人的观察,我们知道一个形成较重元素的一个网站是两个中子恒星的合并(这是某些类型的超新星的残余物)。

    这些事件是巨大的能量,在他们的情况下,温度足够高,原子核可以捕获一堆中子。这种情况会一直发生,直到原子核上有如此多的中子,以至于衰变(将中子变成质子)的概率比捕获中子的概率更大。所以你基本上可以从一系列的质子捕获和随后的衰变中制造出新的元素。

    这种情况非常迅速在中子 - 星兼并等地方,因此该过程被称为快速中子捕获过程(R过程),在某些巨大的恒星中更慢,所以它被称为那里的S(慢)的过程。核天体物理学家在物理学方面是一种富有想象力的束,不是那么多的名字。R过程比铁的元素大约一半,而且对另一半的过程。在任何一个过程中,或者在我们认为他们的环境中有一些东西,这就是事情变得非常有趣的地方。

    (ed。语法更好)

    我会指出的是,虽然慢速进程被认为是比铁更重的元素的一半,但它不能产生比铁重的所有元素。因此,在缓慢过程中产生的元素比需要超新星或中子星碰撞核酸合成的更大的丰富。
    19018帖子|注册
  30. Chuckstar.写道:
    Coinductor写道:
    Kyuu写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?

    我不是专家,但我的外行理解是不行。恰恰相反:形成以铁为核心的行星的铁,比如地球,可能来自超新星的残留物。

    没有超级唯一的方法,唯一的元素,如铁,可以在第一个地方自然形成?


    较重的元素甚至没有形成在超新星中;它们来自不太重的元素的中子照射。(就像钚一样,从铀的人工创造出来。)

    确实,较重的元素是由较轻的元素的中子辐照形成的,但你的说法的问题是它不会发生在超新星中。

    超新星冲击波的高密度迫使原子如此紧密地结合在一起,电子捕获到原子核的速度被加速,而衰变(电子从原子核中喷射)被阻止。由于冲击波中的大多数原子都是氢(单质子原子核),所以最终得到的是大量的自由中子。当激波锋经过时,局部物质冷却,中子被捕获的速度比它们衰减的速度快,衰减速度为-衰变。它们被俘获的速度如此之快,以至于它们能够形成质量越来越高的原子核。也就是说,仅仅通过捕获中子就能在周期表上攀爬是行不通的,因为各种类型的衰变可能会比捕获中子的速度更快。你需要超新星激波锋(或中子星合并)的高中子密度,以足够快的速度捕获中子,以爬上元素周期表。


    您对中子捕获的中子捕获是正确的,需要快速(R处理核酸合成)。但是S过程的时间尺度,这也是一系列中子捕获和随后的β-减去衰减(但应该注意,在爆炸性环境中不会发生)极慢,大约几个捕获的顺序一千年。
    40篇帖子|注册
  31. 这同样的事情发生在超无线文中吗?
    |注册了344个帖子
  32. 我有点难过,我似乎是迄今为止唯一一个对侧边栏发表评论的人。

    我抬起我的乔·乔(这里太早,为饲养员提出了一个馅饼,过去和礼物!
    457帖子|挂号的
  33. Coinductor写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?


    简单地说,铁和镍是每个核子元素中能量最低的,这意味着聚变和裂变在能量上是不利的。它们是恒星的终极元素残渣。

    这就是为什么铁是恒星最后的燃料。一旦它开始使用铁,它的末日就不远了。
    9306帖子|注册
  34. Coinductor写道:
    真正的问题:除了没有一个现实的来源和安全的水槽之外,有什么好理由为什么有一个不想用中微子再加热剩菜?

    你可能会把食物中的一些细胞核变成非常讨厌的物质。一些稳定的碳13会变成放射性的氮13。氧-17会变成放射性的氟-17,给你带来有趣的化学和放射性。

    另外,在使食物足够热的过程中,你会使整个地球的温度与食物的温度相同。

    另外,你会死。
    2001帖子|注册
  35. 马拉凯写道:
    我有点难过,我似乎是迄今为止唯一一个对侧边栏发表评论的人。

    我抬起我的乔·乔(这里太早,为饲养员提出了一个馅饼,过去和礼物!
    边车当边车?
    15757帖子|挂号的
  36. DaveShereagain.写道:
    Coinductor写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?


    简单地说,铁和镍是每个核子元素中能量最低的,这意味着聚变和裂变在能量上是不利的。它们是恒星的终极元素残渣。

    这就是为什么铁是恒星最后的燃料。一旦它开始使用铁,它的末日就不远了。
    它不是聚变成铁还是裂变铁?所以宇宙有它想要解决的问题?
    15757帖子|挂号的
  37. 让我们从我6岁女儿最喜欢的睡前歌曲(c/o Henry Reich)中添加一段歌词。

    一闪一闪的小星星
    Supernova,Au Revoir
    你太大了 - 也许是太大了
    电子捕获,核坍塌
    一闪一闪的星星
    黑洞的所有你现在都是。
    2001帖子|注册
  38. DaveShereagain.写道:
    Coinductor写道:
    RNDMAIRS.写道:
    由于我对这里所说的一无所知,我有一个问题。行星可能有这颗明星的轨道。当爆炸波击中其中一个星球时会发生什么?我会假设它们是粉碎/爆炸的/等。是我们从其中一个行星中看到的铁,如地球的铁芯?


    简单地说,铁和镍是每个核子元素中能量最低的,这意味着聚变和裂变在能量上是不利的。它们是恒星的终极元素残渣。

    这就是为什么铁是恒星最后的燃料。一旦它开始使用铁,它的末日就不远了。
    它不是聚变成铁还是裂变铁?所以宇宙有它想要解决的问题?
    好吧,在宇宙之初,没有棉花可以洗穿,所以铁通过磨擦起了这个作用。
    9306帖子|注册
  39. Chuckstar.写道:
    文章留出了中微子的来源。当芯塌陷到中子星中时,芯中的质子和电子结合到中子中。每个这样的组合释放单个中性细胞。

    (实际上发生了什么样的质子和电子迫使迫使靠紧凑,使得带正电荷的弱玻色子被交换,将电子转化为中微子,并将其一个质子向上的夸克进入下降夸克 - 将质子转化为中子。)

    我总是想知道一个充满电的弱玻色子。但是,我仍然非常驳斥中立者。
    285个帖子|注册

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