在核物理及天体物理学中，原子核表层的中子皮（neutron skin）厚度有着重要作用，因为它涉及中子星的结构、冷却、旋转周期等。最近科学家测量了铅核的中子皮，发现其厚度是过去认为的2倍，这结果可能隐含一项不得了的发现：中子星比理论预测还要更坚硬、巨大。
我们知道原子核由质子与中子构成，这些核子通过强核力束缚在一起。一般来说，当质子与中子数量差距过大时，会增加原子核内能并致使它变得不稳定，但理论预测稳定的原子核内通常质子与中子数量近乎相等，然后再被一层中子皮覆盖。根据模型，中子皮可以想象成很多中子分布在原子核表面，形成一层包裹内核的皮，核中有质子和一些中子，核外则是电子。
最近核物理学家正在研究质子与中子在铅原子核中分布的精细细节，利用美国托马斯·杰斐逊国家加速器设备（Thomas Jefferson National Accelerator Facility，TJNAF）的实验，研究团队针对铅-208的中子皮厚度进行高度精确新测量，研究结果表明铅核中子皮厚度为0.28飞米，比过去预测的数字还要高2倍。
铅在所有稳定元素中拥有最高原子序数（82），而同位素铅-208（208Pb）含有82个质子、126个中子。美国维吉尼亚大学物理学家Kent Paschke解释，只含几个质子的轻原子核通常内部具有相等数量的质子和中子，但拥有20个以上质子的重原子核则两者数量悬殊，通常中子比质子还要多，测量这些额外的中子在原子核内如何分布，是了解重原子如何组合在一起的关键。
中子皮厚度比预期大2倍，可能影响理论预测的中子星实际大小。 （Source：NASA）
然而中子很难测量，因为目前设备主要依赖电磁作用来测量粒子电荷，但中子不带电荷，因此必须改用其他基本力相互作用探测，PREx-II实验便利用弱核力来研究中子分布。在实验中，精确控制的电子束被撞入低温铅薄片，由于电子根据中子的自旋方向以不同速率与中子相互作用，因此能揭示核内中子球的宽度，再进一步计算出中子皮厚度。
由于中子皮厚度涉及中子星的性质，如果中子皮比过去预测得还要厚，则代表中子星的可压缩性比当前多数理论预测的还要小，也就是说中子星实际上可能更大颗，比如当前理论多得出中子星半径约10公里，但另一篇新论文表明中子星的半径可能为13.25～14.25公里。
2019年时，美国马里兰大学帕克分校科学家团队也曾使用中子星内部成分探测器（Neutron star Interior Composition Explorer，NICER）数据估算脉冲星J0030 0451（简称J0030）的大小和质量，发现这颗中子星直径约26公里。
这次令人惊讶的结果，可能促使核物理学家和天体物理学家重新检查原子核与中子星之间的理论关联。新论文发布在《物理评论快报》（Physical Review Letters）期刊。
（首图来源：杰斐逊实验室）