Нов модел за материята може би се създава при сблъсъци на неутронни звезди (видео)

Нов вид материя, изградена от съставните частици на неутроните, се създава при сблъсъци на тези свръхплътни мъртви звезди според моделите на изследване, разширяващо представите за ядрената физика.

След като масивна звезда изразходи горивото си и експлодира като свръхнова, може да се образува изключително компактен обект, известен като неутронна звезда. Неутронните звезди са много плътни: за да се получи плътността в тях, би трябвало да се свие голямо тяло като нашето Слънце до размерите на град.

През 2017 г. гравитационните вълни - малките пулсации в пространство-времето, които се получават при сблъсъка на две неутронни звезди - за първи път бяха директно измерени тук, на Земята. Точният състав на последвалия горещ и плътен продукт от сливането обаче остана неизвестен. Например засега не е известно дали кварките, които обикновено са заключени в неутроните, могат да се появят в свободна форма след сблъсъка.

Изследователи опт Азиатско-тихоокеанския център по теоретична физика в Поханг, Южна Корея, и от Института по теоретична физика на университета "Гьоте" във Франкфурт, Германия, сега са създали нов модел, който им позволява да се доближат с една стъпка до отговора на този въпрос. Те комбинират модели от ядрената физика, които са неприложими при високи плътности, с метод, използван в теорията на струните, за да опишат прехода към плътна и гореща кварк материя.

^{Илюстрация на новия метод: изследователите използват петизмерни черни дупки (вдясно), за да изчислят фазовата диаграма на силно свързаната материя (в средата), което дава възможност за симулации на сливания на неутронни звезди и образуваните гравитационни вълни (вляво). Кредит: Frankfurt Goethe University / Asia Pacific Center for Theoretical Physics, Pohang}

"Нашият метод използва математическа връзка, открита в теорията на струните, а именно съответствието между петизмерни черни дупки и силно взаимодействаща материя, за да опише фазовия преход между плътна ядрена и кваркова материя", обясняват д-р Туна Демирчик (Tuna Demircik) и д-р Мати Ярвинен (Matti Järvinen) от Института по теоретична физика към Университета "Гьоте", Франкфурт, Германия.

"Вече използвахме новия модел в компютърни симулации, за да изчислим гравитационно-вълновия сигнал от тези сблъсъци и да покажем, че може да се получи както гореща, така и студена кварк материя", добавя д-р Кристиан Екер (Christian Ecker), който реализира тези симулации в Университета "Гьоте" във Франкфурт.

По-нататък изследователите се надяват да могат да сравнят своите симулации с бъдещите гравитационни вълни, измерени от космоса, за да получат допълнителна информация за кварковата материя при сблъсъците на неутронни звезди.

Справка: “Dense and Hot QCD at Strong Coupling” by Tuna Demircik, Christian Ecker and Matti Järvinen, 31 October 2022, Physical Review X.
DOI: 10.1103/PhysRevX.12.041012

Източник: As dense as it gets: New Model for Matter in Neutron Star Collisions, Goethe University