Lead Radius
Si ipotizza generalmente che alcuni dei 44 neutroni in eccesso rispetto ai protoni nel nucleo 208Pb si trovino sulla superficie, dove vanno a formare una sorta di “pelle ricca di neutroni”. L’esperimento PREX ha effettuato una misura del raggio dei neutroni nel 208Pb e conseguentemente della pelle di neutroni, misurando l’asimmetria violante la parità A pv, ovvero la differenza frazionaria nella sezione d’urto per elettroni di elicità positiva e negativa diffusi elasticamente da una targhetta di piombo. A pv è infatti sensibile all’esistenza della pelle di neutroni. La misura del raggio dei neutroni nel 208Pb pone dei vincoli all’equazione di stato della materia ricca di neutroni, che è, a sua volta, connessa all’energia di simmetria. Il valore del raggio di neutroni nel 208Pb ha implicazioni molto importanti per la fisica delle stelle di neutroni. Un raggio dei neutroni nel 208Pb grande implicherebbe infatti un’equazione di stato rigida e conseguentemente un raggio delle stelle di neutroni grande. Se tuttavia alcune recenti misure che hanno riportato valori piccoli per i raggi di stelle di neutroni fossero confermate, un valore grande per il raggio di neutroni nel 208Pb implicherebbe un “ammorbidimento” dell’equazione di stato che renderebbe possibili, nel nucleo delle stelle di neutroni, transizioni a fasi esotiche di QCD.
Inoltre, una pelle di neutroni spessa nel Piombo implicherebbe che l’energia aumenta rapidamente con la densità e questo fatto favorirebbe una fase uniforme e conseguentemente implicherebbe che la crosta solida sulla superficie delle stelle di neutroni è sottile. Infine, un valore grande del raggio di neutroni nel piombo implicherebbe un valore grande dell’energia di simmetria e conseguentemente un elevato numero di protoni nelle stelle di neutroni. Questo renderebbe possibile il processo di raffreddamento attraverso l’emissione di neutrini denominato “Urca”, che spiegherebbe perché alcune stelle di neutroni sono più fredde di quanto aspettato.L’esperimento PREX ha usato un fascio di elettroni polarizzati longitudinalmente d’intensità di 50-70 µA e di energia 1.06 GeV e un bersaglio di 208Pb spesso 0.55 mm. Gli elettroni sono stati rivelati a un angolo di diffusione di circa 5°. E’ stato ottenuto un valore di Apv uguale a 656 ± 60 (stat) ± 14 (sist) parti per miliardo. Questo valore corrisponde a un valore del raggio di neutroni nel 208Pb uguale a 〖5.78〗_(-0.18)^(+0.16) fm e a un valore della pelle di neutroni nel 208Pb uguale a to 〖0.33〗_(-0.18)^(+0.16 )fm. PREX ha quindi stabilito per la prima volta, con un livello di confidenza del 95%, la presenza di una pelle di neutroni nel 208Pb. L’esperimento verrà continuato nel futuro per ridurre le incertezze di un fattore 3.