Volgens een onderzoek van een internationaal team van natuurkundigen is het zeer waarschijnlijk dat er ultradichte quarkmaterie bestaat in de kernen van de zwaarste neutronensterren. Het team onder leiding van Aleksi Vuorinen aan de Universiteit van Helsinki pasten Bayesiaanse gevolgtrekkingen toe op waarnemingen van neutronensterren en concludeerden dat er voor 80-90% sprake is van de exotische toestand van materie in de zwaarste objecten.
Bij extreme temperaturen en drukken voorspelt de kwantumveldentheorie dat quarks en gluonen niet langer stevig aan elkaar binden – zoals bij protonen, neutronen en andere hadronen het geval is. In plaats daarvan zijn ze vrij om individueel te bestaan in een exotisch quark-gluonplasma dat gedeconfineerde quarkmaterie wordt genoemd.
Er wordt aangenomen dat deze toestand van de materie het universum domineerde in de allereerste momenten na de oerknal. Het is ook heel kortstondig ontstaan bij faciliteiten als de Large Hadron Collider, door zware kernen tegen elkaar te slaan.
Dichte en compacte objecten
“Hoewel de experimentele studie van kern- en quarkmaterie met hoge dichtheid en deeltjesbotsers een enorme uitdaging blijft, is het al lang bekend dat quarkmaterie in de natuur aanwezig kan zijn in de kernen van neutronensterren – de dichtste en meest compacte astrofysische objecten die er bestaan. legt Vuorinen uit.
Neutronensterren zijn de ingestorte kernen van sterren die meer dan één zon aan materie samenbrengen in objecten met een straal van slechts 10 tot 20 km. De verwachting is dat de dichtheid van een neutronenster zal toenemen van de korst tot de kern. Als gevolg hiervan wordt verwacht dat elektronen en protonen in het binnenste van zo'n ster samengedrukt worden om materie te creëren die voornamelijk uit neutronen bestaat.
Bovendien geloven sommige natuurkundigen dat de temperatuur en druk in de kern van een neutronenster hoog genoeg kunnen zijn om een faseovergang van hadronische materie naar gedeconfineerde quarkmaterie mogelijk te maken. Om naar bewijs van een dergelijke faseovergang te zoeken, gebruikte het team van Vuorinen ‘Bayesiaanse inferentie’, een methode voor statistische deductie die de waarschijnlijkheid van verschillende modelparameters afleidt door directe vergelijkingen te maken met observatiegegevens.
Vergelijking van staat
In dit geval zijn de waarnemingen de ‘toestandsvergelijkingen’ van neutronensterren. De toestandsvergelijking relateert de druk in een neutronenster aan de dichtheid – en kan worden afgeleid door eigenschappen van een neutronenster te observeren, zoals zijn massa en straal.
‘We hebben deze aanpak gecombineerd met een raamwerk dat we eerder hadden ontwikkeld in de studie van neutronenstermaterie, waarbij de toestandsvergelijking van dichte quarkmaterie wordt geïnterpoleerd tussen nauwkeurig bekende regimes met lage en hoge dichtheid,’ legt Vuorinen uit. Omdat verwacht wordt dat de toestandsvergelijking van gedeconfineerde quarkmaterie fundamenteel verschilt van die van hadronische materie, zou deze benadering de aanwezigheid van gedeconfineerde quarkmaterie in de kernen van waargenomen neutronensterren moeten identificeren.
Voor hun onderzoek gebruikten Vuorinen en collega's toestandsvergelijkingen op basis van twaalf neutronensterwaarnemingen.
“Vergelijkbare onderzoeken zijn al eerder uitgevoerd, maar we konden in ons onderzoek rekening houden met een ongekend aantal observationele resultaten en de fase van sterk op elkaar inwerkende materie uit de resultaten afleiden”, beschrijft Vuorinen. Met behulp van hun recent ontwikkelde raamwerk heeft het team een supercomputer gebruikt om de waarschijnlijkheid te berekenen dat gedeconfineerde quarkmaterie aanwezig is in de kernen van de zwaarste neutronensterren die ze hebben onderzocht.
Sterke faseovergang van de eerste orde
“De resultaten lagen in de marge van 80-90%, wat hoog is, maar geenszins een ontdekking is”, vervolgt Vuorinen. “De resterende 10-20% waarschijnlijkheid komt op zichzelf overeen met een heel interessant scenario: we hebben kunnen aantonen dat als alle bestaande neutronensterren uitsluitend uit nucleaire materie zouden bestaan, er een sterke eerste orde faseovergang nodig is die de nucleaire scheidt. en quark-materiefasen.”
Neutronensterren kunnen vrije quarks bevatten
Vanuit astrofysisch perspectief roept de mogelijkheid van gedeconfineerde quarkmaterie in de kernen van neutronensterren een hele reeks intrigerende nieuwe vragen op, legt teamlid uit Joonas Nättilä aan het Flatiron Institute en Columbia University in New York City.
“Nu we weten dat er zo’n nieuwe staat van materiaal op de loer ligt in neutronensterren, kunnen we beginnen te speculeren hoe dit verschillende astrofysische verschijnselen beïnvloedt.”
Hij zegt dat het onderzoek een aantal zeer interessante vragen oproept. “Kunnen we de quarkmaterie tijdelijk vrijgeven bij een botsing van twee neutronensterren? Kunnen we ooit hopen de ineenstorting van een neutronenster tot een zwart gat waar te nemen als de materie een sterke faseovergang ondergaat? Verandert de quark-neutronenmaterie-interface de interne structuur van de ster?”
In hun toekomstige onderzoek zal het team dieper ingaan op deze fascinerende vragen.
Het onderzoek wordt beschreven in Nature Communications.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/evidence-grows-for-deconfined-quark-matter-in-neutron-star-cores/
- : heeft
- :is
- :waar
- 12
- 90
- a
- in staat
- Volgens
- Account
- nauwkeurig
- tegen
- streven
- Alles
- toelaten
- alleen
- ook
- an
- en
- toegepast
- nadering
- ZIJN
- kunstenaar
- AS
- At
- achtergrond
- Bayesian
- BE
- geweest
- vaardigheden
- geloofd wie en wat je bent
- geloofde
- tussen
- Groot
- Big Bang
- binden
- Zwart
- Zwart Gat
- zowel
- kort
- maar
- by
- berekenen
- Dit betekent dat we onszelf en onze geliefden praktisch vergiftigen.
- CAN
- geval
- uitdagend
- verandering
- Plaats
- Lees minder
- ingestort
- collega's
- botsing
- Columbia
- gecombineerde
- compact
- vergelijkingen
- gesloten
- bevatten
- blijft
- Kern
- komt overeen
- kon
- en je merk te creëren
- aangemaakt
- gegevens
- diepere
- delven
- dicht
- dichtheid
- beschreven
- beschrijft
- anders
- directe
- ontdekking
- do
- doet
- gedomineerde
- elk
- Vroeger
- elektronen
- genoeg
- bewijzen
- bestaan
- bestaand
- bestaat
- Exotisch
- verwacht
- experimenteel
- Verklaart
- extreem
- uiterst
- inrichting
- boeiend
- veld-
- Voornaam*
- volgend
- Voor
- Achtergrond
- Gratis
- oppompen van
- fundamenteel
- toekomst
- Groeit
- HAD
- Hebben
- zwaar
- Hoge
- Gat
- hoop
- gastheer
- Hoe
- HTTPS
- identificeren
- if
- in
- Laat uw omzet
- individueel
- informatie
- binnen
- verkrijgen in plaats daarvan
- Instituut
- interactie
- interessant
- Interface
- interieur
- intern
- Internationale
- in
- intrigerend
- kwestie
- IT
- HAAR
- zelf
- jpg
- voor slechts
- blijven
- bekend
- Groot
- Legkippen
- LED
- als
- waarschijnlijkheid
- Waarschijnlijk
- lang
- langer
- maken
- Massa
- massief
- materiaal
- Materie
- max-width
- Mei..
- middel
- lid
- methode
- model
- Moments
- meer
- meest
- meestal
- NATUUR
- Nevel
- behoeften
- Neutronenster
- Neutronensterren
- neutronen
- New
- New York
- new york city
- geen
- nucleair
- aantal
- objecten
- waarnemings-
- observatie
- waarnemen
- opgemerkt
- of
- Overige
- onze
- Pakken
- parameters
- deeltje
- uitgevoerd
- perspectief
- fase
- fasen
- Fysica
- Natuurkunde wereld
- pionier
- Plasma
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- punt
- mogelijkheid
- voorspelt
- aanwezigheid
- presenteren
- druk
- vastgoed
- protonen
- Quantum
- quarks
- Contact
- verhoogt
- Rood
- diëten
- los
- resterende
- stoffelijk overschot
- onderzoek
- resultaat
- Resultaten
- s
- zegt
- scenario
- Ontdek
- scheiden
- moet
- tonen
- tonen
- getoond
- sinds
- sommige
- Ster
- Sterren
- begin
- Land
- Staat van de zaak
- statistisch
- sterke
- sterk
- structuur
- studies
- Studie
- dergelijk
- supercomputer
- Nemen
- team
- neem contact
- dat
- De
- hun
- theorie
- Er.
- Deze
- ze
- dit
- thumbnail
- strak
- naar
- samen
- overgang
- waar
- twee
- ondergaat
- Universum
- universiteit-
- zonder precedent
- gebruikt
- gebruik
- divers
- zeer
- we
- waren
- welke
- geheel
- wil
- Met
- wereld
- waard
- york
- zephyrnet