Laut einer Studie eines internationalen Physikerteams ist es sehr wahrscheinlich, dass in den Kernen der massereichsten Neutronensterne ultradichte, dekonzentrierte Quarkmaterie existiert. Das Team unter der Leitung von Aleksi Vuorinen an der Universität Helsinki wandte die Bayes'sche Schlussfolgerung auf Beobachtungen von Neutronensternen an und kam zu dem Schluss, dass der exotische Zustand der Materie in den schwersten Objekten zu 80–90 % existiert.
Bei extremen Temperaturen und Drücken sagt die Quantenfeldtheorie voraus, dass Quarks und Gluonen nicht mehr fest aneinander binden – wie dies bei Protonen, Neutronen und anderen Hadronen der Fall ist. Stattdessen können sie einzeln in einem exotischen Quark-Gluon-Plasma namens dekonfinierter Quark-Materie existieren.
Es wird angenommen, dass dieser Materiezustand in den ersten Augenblicken nach dem Urknall das Universum beherrschte. Es wurde auch sehr kurzzeitig in Einrichtungen wie dem Large Hadron Collider durch das Zusammenschlagen schwerer Kerne erzeugt.
Dichte und kompakte Objekte
„Während die experimentelle Untersuchung hochdichter Kern- und Quark-Materie mit Teilchenbeschleunigern nach wie vor äußerst anspruchsvoll ist, ist seit langem bekannt, dass Quark-Materie in der Natur in den Kernen von Neutronensternen vorhanden sein könnte – den dichtesten und kompaktesten astrophysikalischen Objekten, die es gibt. „Vuorinen erklärt.
Neutronensterne sind die kollabierten Kerne von Sternen, die mehr als die Menge an Materie einer Sonne in Objekte mit einem Radius von nur 10–20 km packen. Es wird erwartet, dass die Dichte eines Neutronensterns von seiner Kruste bis zu seinem Kern zunimmt. Infolgedessen wird erwartet, dass Elektronen und Protonen im Inneren eines solchen Sterns zusammengedrückt werden, um Materie zu erzeugen, die hauptsächlich aus Neutronen besteht.
Darüber hinaus glauben einige Physiker, dass die Temperatur und der Druck im Kern eines Neutronensterns hoch genug sein könnten, um einen Phasenübergang von hadronischer Materie zu dekonsolidierter Quark-Materie zu ermöglichen. Um nach Beweisen für einen solchen Phasenübergang zu suchen, nutzte Vuorinens Team die „Bayesianische Inferenz“, eine Methode zur statistischen Schlussfolgerung, die durch direkte Vergleiche mit Beobachtungsdaten auf die Wahrscheinlichkeiten verschiedener Modellparameter schließt.
Staatsgleichung
In diesem Fall handelt es sich bei den Beobachtungen um die „Zustandsgleichungen“ von Neutronensternen. Die Zustandsgleichung setzt den Druck in einem Neutronenstern mit der Dichte in Beziehung – und kann durch Beobachtung von Eigenschaften eines Neutronensterns wie seiner Masse und seinem Radius abgeleitet werden.
„Wir haben diesen Ansatz mit einem Rahmen kombiniert, den wir zuvor bei der Untersuchung der Materie von Neutronensternen entwickelt hatten, wobei die Zustandsgleichung dichter Quarkmaterie zwischen genau bekannten Regimen niedriger und hoher Dichte interpoliert wird“, erklärt Vuorinen. Da erwartet wird, dass sich die Zustandsgleichung der dekonsolidierten Quark-Materie grundsätzlich von der der hadronischen Materie unterscheidet, sollte dieser Ansatz das Vorhandensein dekonfinierter Quark-Materie in den Kernen der beobachteten Neutronensterne identifizieren.
Für ihre Studie verwendeten Vuorinen und Kollegen Zustandsgleichungsberechnungen aus 12 Neutronensternbeobachtungen.
„Ähnliche Studien wurden bereits durchgeführt, aber wir konnten in unserer Studie sowohl eine beispiellose Anzahl an Beobachtungsergebnissen berücksichtigen als auch aus den Ergebnissen die Phase stark wechselwirkender Materie ableiten“, beschreibt Vuorinen. Mithilfe ihres kürzlich entwickelten Rahmenwerks berechnete das Team mithilfe eines Supercomputers die Wahrscheinlichkeit, dass dekonsolidierte Quarkmaterie in den Kernen der schwersten von ihnen untersuchten Neutronensterne vorhanden ist.
Starker Phasenübergang erster Ordnung
„Die Ergebnisse lagen bei etwa 80–90 %, was hoch ist, aber keineswegs eine Entdeckung darstellt“, fährt Vuorinen fort. „Die verbleibende Wahrscheinlichkeit von 10–20 % entspricht einem sehr interessanten Szenario an sich: Wir konnten zeigen, dass es einen starken Phasenübergang erster Ordnung geben muss, der den Kern trennt, wenn alle existierenden Neutronensterne ausschließlich aus Kernmaterie bestehen und Quark-Materie-Phasen.“
Neutronensterne können freie Quarks enthalten
Aus astrophysikalischer Sicht wirft die Möglichkeit, dass in den Kernen von Neutronensternen gelöste Quarkmaterie existiert, eine ganze Reihe interessanter neuer Fragen auf, erklärt ein Teammitglied Joonas Nättilä am Flatiron Institute und der Columbia University in New York City.
„Da wir nun wissen, dass im Inneren von Neutronensternen ein solcher neuer Materialzustand lauern kann, können wir anfangen zu spekulieren, wie er sich auf verschiedene astrophysikalische Phänomene auswirkt.“
Er sagt, die Forschung wirft einige sehr interessante Fragen auf. „Können wir die Quarkmaterie bei einer Kollision zweier Neutronensterne vorübergehend freisetzen? Können wir hoffen, irgendwann den Kollaps eines Neutronensterns in ein Schwarzes Loch zu beobachten, wenn die Materie einen starken Phasenübergang durchläuft? Verändert die Grenzfläche zwischen Quark und Neutronenmaterie die innere Struktur des Sterns?“
In seiner zukünftigen Forschung wird das Team tiefer in diese faszinierenden Fragen eintauchen.
Die Studie ist beschrieben in Nature Communications veröffentlicht .
- SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
- PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
- PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
- PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
- PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
- Quelle: https://physicsworld.com/a/evidence-grows-for-deconfined-quark-matter-in-neutron-star-cores/
- :hast
- :Ist
- :Wo
- 12
- a
- Fähig
- Nach
- Konto
- genau
- gegen
- Ziel
- Alle
- erlauben
- allein
- ebenfalls
- an
- und
- angewandt
- Ansatz
- SIND
- Künstler
- AS
- At
- Hintergrund
- Bayesianisch
- BE
- war
- Bevor
- Glauben
- angenommen
- zwischen
- Big
- Urknall
- binden
- Schwarz
- Schwarzes Loch
- beide
- kurz
- aber
- by
- Berechnen
- Berechnungen
- namens
- CAN
- Häuser
- herausfordernd
- Übernehmen
- Stadt
- Zusammenbruch
- zusammengebrochen
- Kopien
- Kollision
- COLUMBIA
- kombiniert
- kompakt
- Vergleiche
- geschlossen
- enthalten
- weiter
- Kernbereich
- entspricht
- könnte
- erstellen
- erstellt
- technische Daten
- tiefer
- vertiefen
- beschrieben
- beschreibt
- anders
- Direkt
- Entdeckung
- do
- die
- dominierten
- jeder
- Früher
- Elektronen
- genug
- Beweis
- existieren
- Existenz
- vorhandenen
- existiert
- Exotisch
- erwartet
- experimentell
- Erklärt
- Extrem
- äußerst
- Anlagen
- faszinierend
- Feld
- Vorname
- Folgende
- Aussichten für
- Unser Ansatz
- Frei
- für
- grundlegend
- Zukunft
- Wächst
- hätten
- Haben
- schwer
- GUTE
- Loch
- ein Geschenk
- Gastgeber
- Ultraschall
- HTTPS
- identifizieren
- if
- in
- Erhöhung
- Individuell
- Information
- innerhalb
- beantragen müssen
- Institut
- Interaktion
- interessant
- Schnittstelle
- Unterteil
- intern
- International
- in
- faszinierend
- Problem
- IT
- SEINE
- selbst
- jpg
- nur
- Wissen
- bekannt
- grosse
- Lagen
- geführt
- Gefällt mir
- Wahrscheinlichkeit
- wahrscheinlich
- Lang
- länger
- Making
- Masse
- massiv
- Ihres Materials
- Materie
- max-width
- Kann..
- Mittel
- Mitglied
- Methode
- Modell
- Moments
- mehr
- vor allem warme
- meist
- Natur
- Nebel
- Bedürfnisse
- Neutronenstern
- Neutronensterne
- Neutronen
- Neu
- New York
- New York City
- nicht
- Kernenergie
- Anzahl
- Objekte
- Beobachtungs
- beobachten
- of
- Andere
- UNSERE
- Pack
- Parameter
- durchgeführt
- Perspektive
- Phase
- Phasen
- Physik
- Physik-Welt
- Pionierarbeit
- Plasma
- Plato
- Datenintelligenz von Plato
- PlatoData
- Points
- Möglichkeit
- sagt voraus,
- Präsenz
- Gegenwart
- Druck
- Drücke
- immobilien
- Protonen
- Quant
- Quarks
- Fragen
- wirft
- Rot
- Regime
- Release
- verbleibenden
- bleibt bestehen
- Forschungsprojekte
- Folge
- Die Ergebnisse
- s
- sagt
- Szenario
- Suche
- Trennung
- sollte
- erklären
- gezeigt
- da
- einige
- Star
- Sterne
- Anfang
- Bundesstaat
- Aggregatszustand
- statistisch
- stark
- starker
- Struktur
- Es wurden Studien
- Studie
- so
- Supercomputer
- Nehmen
- Team
- als
- zur Verbesserung der Gesundheitsgerechtigkeit
- Das
- ihr
- Theorie
- Dort.
- Diese
- vom Nutzer definierten
- fehlen uns die Worte.
- Daumennagel
- dicht
- zu
- gemeinsam
- Übergang
- was immer dies auch sein sollte.
- XNUMX
- erfährt
- Universum
- Universität
- beispiellos
- benutzt
- Verwendung von
- verschiedene
- sehr
- we
- waren
- welche
- ganze
- werden wir
- mit
- weltweit wie ausgehandelt und gekauft ausgeführt wird.
- wert
- York
- Zephyrnet