Det er svært sannsynlig at ultratett avgrenset kvarkmateriale eksisterer i kjernene til de mest massive nøytronstjernene, ifølge en studie utført av et internasjonalt team av fysikere. Teamet ledet av Aleksi Vuorinen ved Universitetet i Helsinki brukte Bayesiansk slutning på observasjoner av nøytronstjerner og konkluderte med at det er 80–90 % at den eksotiske tilstanden til materie eksisterer i de tyngste objektene.
Ved ekstreme temperaturer og trykk forutsier kvantefeltteorien at kvarker og gluoner ikke lenger binder seg tett til hverandre – slik de gjør i protoner, nøytroner og andre hadroner. I stedet er de frie til å eksistere individuelt i et eksotisk kvark-gluonplasma kalt avgrenset kvarkstoff.
Det antas at denne materietilstanden dominerte universet i de aller første øyeblikkene etter Big Bang. Den har også blitt laget veldig kort på anlegg som Large Hadron Collider ved å knuse tunge kjerner sammen.
Tette og kompakte gjenstander
«Selv om den eksperimentelle studien av kjernefysisk og kvarkstoff med høy tetthet med partikkelkollidere fortsatt er ekstremt utfordrende, har det lenge vært kjent at kvarkmateriale kan være til stede i naturen i kjernene til nøytronstjerner – de tetteste og mest kompakte astrofysiske objektene som finnes, ” forklarer Vuorinen.
Nøytronstjerner er de kollapsede kjernene til stjerner som pakker mer enn en sols verdi av materie inn i objekter med en radius på bare 10–20 km. Tettheten til en nøytronstjerne forventes å øke fra skorpen til kjernen. Som et resultat forventes det at elektroner og protoner i det indre av en slik stjerne blir knust sammen for å lage materie som hovedsakelig er nøytroner.
Dessuten mener noen fysikere at temperaturen og trykket i kjernen av en nøytronstjerne kan være høy nok til å tillate en faseovergang fra hadronisk materie til avgrenset kvarkstoff. For å søke etter bevis på en slik faseovergang brukte Vuorinens team "bayesiansk inferens", som er en metode for statistisk deduksjon som utleder sannsynlighetene for forskjellige modellparametere ved å gjøre direkte sammenligninger med observasjonsdata.
Statens ligning
I dette tilfellet er observasjonene "tilstandsligningene" til nøytronstjerner. Tilstandsligningen relaterer trykket i en nøytronstjerne til tettheten – og kan utledes ved å observere egenskapene til en nøytronstjerne som dens masse og radius.
"Vi kombinerte denne tilnærmingen til et rammeverk vi tidligere var banebrytende i studiet av nøytronstjernematerie, der tilstandslikningen for tett kvarkmateriale er interpolert mellom nøyaktig kjente lav- og høytetthetsregimer," forklarer Vuorinen. Siden ligningen for tilstanden til avgrenset kvarkmateriale forventes å være fundamentalt forskjellig fra den for hadronisk materie, bør denne tilnærmingen identifisere tilstedeværelsen av avgrenset kvarkstoff i kjernene til observerte nøytronstjerner.
For deres studie brukte Vuorinen og kolleger beregninger av tilstandslikning fra 12 observasjoner av nøytronstjerner.
"Lignende studier har blitt utført før, men vi var i stand til både å ta et enestående antall observasjonsresultater i betraktning i vår studie, og å utlede fasen av sterkt interagerende stoff fra resultatene," beskriver Vuorinen. Ved å bruke deres nylig utviklede rammeverk, brukte teamet en superdatamaskin for å beregne sannsynligheten for at avgrenset kvarkstoff er tilstede i kjernene til de tyngste nøytronstjernene de undersøkte.
Sterk førsteordens faseovergang
"Resultatene var på 80-90%, noe som er høyt, men på ingen måte utgjør en oppdagelse," fortsetter Vuorinen. «De resterende 10–20 % sannsynligheten tilsvarer et veldig interessant scenario i seg selv: vi var i stand til å vise at dersom alle nøytronstjerner som eksisterer skulle være sammensatt av kjernefysisk materie alene, må det være en sterk førsteordens faseovergang som skiller kjernefysisk. og kvarkstofffaser."
Nøytronstjerner kan inneholde frie kvarker
Fra et astrofysisk perspektiv reiser muligheten for avgrenset kvarkstoff som eksisterer i nøytronstjernekjerner en hel rekke spennende nye spørsmål, forklarer teammedlem Joonas Nättilä ved Flatiron Institute og Columbia University i New York City.
«Nå som vi vet at det kan være en slik ny tilstand av materiale som lurer inne i nøytronstjerner, kan vi begynne å spekulere i hvordan det påvirker ulike astrofysiske fenomener».
Han sier forskningen reiser noen veldig interessante spørsmål. "Kan vi midlertidig frigjøre kvarkstoffet i en kollisjon mellom to nøytronstjerner? Kan vi på et tidspunkt håpe å observere kollapsen av en nøytronstjerne i et sort hull hvis materien gjennomgår en sterk faseovergang? Endrer grensesnittet mellom kvark-nøytronmaterie den indre strukturen til stjernen?»
I sin fremtidige forskning vil teamet ta sikte på å dykke dypere inn i disse fascinerende spørsmålene.
Studien er beskrevet i Nature Communications.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://physicsworld.com/a/evidence-grows-for-deconfined-quark-matter-in-neutron-star-cores/
- : har
- :er
- :hvor
- 12
- 90
- a
- I stand
- Ifølge
- Logg inn
- nøyaktig
- mot
- sikte
- Alle
- tillate
- alene
- også
- an
- og
- anvendt
- tilnærming
- ER
- artist
- AS
- At
- bakgrunn
- Bayesiansk
- BE
- vært
- før du
- tro
- antatt
- mellom
- Stor
- Big Bang
- binde
- Svart
- Black Hole
- både
- kort
- men
- by
- beregne
- som heter
- CAN
- saken
- utfordrende
- endring
- City
- Kollapse
- kollapset
- kollegaer
- kollisjon
- Columbia
- kombinert
- kompakt
- sammenligninger
- konkluderte
- inneholde
- fortsetter
- Kjerne
- tilsvarer
- kunne
- skape
- opprettet
- dato
- dypere
- dybden
- tett
- tetthet
- beskrevet
- beskriver
- forskjellig
- direkte
- Funnet
- do
- gjør
- dominert
- hver enkelt
- Tidligere
- elektroner
- nok
- bevis
- eksisterer
- eksisterende
- finnes
- Eksotisk
- forventet
- eksperimentell
- forklarer
- ekstrem
- ekstremt
- fasiliteter
- fascinerende
- felt
- Først
- etter
- Til
- Rammeverk
- Gratis
- fra
- fundamentalt
- framtid
- Vokser
- HAD
- Ha
- tung
- Høy
- Hole
- håp
- vert
- Hvordan
- HTTPS
- identifisere
- if
- in
- Øke
- individuelt
- informasjon
- innsiden
- i stedet
- Institute
- samhandler
- interessant
- Interface
- interiør
- intern
- internasjonalt
- inn
- fascinerende
- utstedelse
- IT
- DET ER
- selv
- jpg
- bare
- Vet
- kjent
- stor
- lag
- Led
- i likhet med
- sannsynligheten
- Sannsynlig
- Lang
- lenger
- Making
- Mass
- massive
- materiale
- Saken
- max bredde
- Kan..
- midler
- medlem
- metode
- modell
- Moments
- mer
- mest
- for det meste
- Natur
- Nebula
- behov
- Neutronstjerne
- Neutronstjerner
- nøytroner
- Ny
- New York
- New York City
- Nei.
- kjernekraft
- Antall
- gjenstander
- observasjons
- observasjoner
- observere
- observerte
- of
- Annen
- vår
- Pakk med deg
- parametere
- partikkel~~POS=TRUNC
- utført
- perspektiv
- fase
- faser
- Fysikk
- Fysikkens verden
- pionerer
- Plasma
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- mulighet
- spår
- tilstedeværelse
- presentere
- press
- egenskaper
- protoner
- Quantum
- kvarker
- spørsmål
- hever
- Rød
- dietter
- slipp
- gjenværende
- forblir
- forskning
- resultere
- Resultater
- s
- sier
- scenario
- Søk
- separering
- bør
- Vis
- viser
- vist
- siden
- noen
- Stjerne
- Stjerner
- Begynn
- Tilstand
- Når det gjelder
- statistisk
- sterk
- sterk
- struktur
- studier
- Studer
- slik
- superdatamaskin
- Ta
- lag
- enn
- Det
- De
- deres
- teori
- Der.
- Disse
- de
- denne
- thumbnail
- tett
- til
- sammen
- overgang
- sant
- to
- undergår
- Universe
- universitet
- enestående
- brukt
- ved hjelp av
- ulike
- veldig
- we
- var
- hvilken
- hele
- vil
- med
- verden
- verdt
- york
- zephyrnet