भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम के एक अध्ययन के अनुसार, यह बहुत संभावना है कि सबसे विशाल न्यूट्रॉन सितारों के कोर में अल्ट्रा-डेंस डिकॉन्फाइंड क्वार्क पदार्थ मौजूद है। टीम का नेतृत्व किया अलेक्सी वुओरिनेन हेलसिंकी विश्वविद्यालय में न्यूट्रॉन सितारों के अवलोकन के लिए बायेसियन अनुमान लागू किया और निष्कर्ष निकाला कि 80-90% है कि पदार्थ की विदेशी अवस्था सबसे भारी वस्तुओं में मौजूद है।
अत्यधिक तापमान और दबाव पर, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क और ग्लूऑन अब एक-दूसरे से कसकर नहीं बंधते हैं - जैसा कि वे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अन्य हैड्रॉन में करते हैं। इसके बजाय, वे एक विदेशी क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में व्यक्तिगत रूप से मौजूद रहने के लिए स्वतंत्र हैं, जिसे डिकॉन्फाइंड क्वार्क पदार्थ कहा जाता है।
ऐसा माना जाता है कि बिग बैंग के बाद पहले क्षणों में पदार्थ की यही स्थिति ब्रह्मांड पर हावी थी। इसे लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसी सुविधाओं पर भारी नाभिकों को एक साथ तोड़कर बहुत संक्षेप में बनाया गया है।
घनी और सघन वस्तुएँ
"हालांकि कण कोलाइडर के साथ उच्च घनत्व वाले परमाणु और क्वार्क पदार्थ का प्रयोगात्मक अध्ययन बेहद चुनौतीपूर्ण बना हुआ है, यह लंबे समय से ज्ञात है कि क्वार्क पदार्थ प्रकृति में न्यूट्रॉन सितारों के कोर में मौजूद हो सकता है - अस्तित्व में सबसे घने और सबसे कॉम्पैक्ट खगोलीय पिंड, वुओरिनन बताते हैं।
न्यूट्रॉन तारे तारों के ढहे हुए कोर हैं जो सूर्य के मूल्य से अधिक पदार्थ को केवल 10-20 किमी के दायरे में वस्तुओं में पैक करते हैं। एक न्यूट्रॉन तारे का घनत्व उसके क्रस्ट से उसके कोर तक बढ़ने की उम्मीद है। परिणामस्वरूप ऐसे तारे के आंतरिक भाग में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को एक साथ कुचलकर ऐसे पदार्थ बनाने की उम्मीद की जाती है जो ज्यादातर न्यूट्रॉन होते हैं।
इससे भी अधिक, कुछ भौतिकविदों का मानना है कि न्यूट्रॉन तारे के मूल में तापमान और दबाव इतना अधिक हो सकता है कि हैड्रोनिक पदार्थ से डिकॉन्फाइंड क्वार्क पदार्थ में एक चरण संक्रमण की अनुमति मिल सके। इस तरह के चरण संक्रमण के साक्ष्य की खोज के लिए, वुओरिनन की टीम ने "बायेसियन अनुमान" का उपयोग किया, जो सांख्यिकीय कटौती की एक विधि है जो अवलोकन संबंधी डेटा के साथ सीधी तुलना करके विभिन्न मॉडल मापदंडों की संभावनाओं का अनुमान लगाती है।
स्थिति के समीकरण
इस मामले में, अवलोकन न्यूट्रॉन सितारों की "स्थिति के समीकरण" हैं। अवस्था का समीकरण न्यूट्रॉन तारे में दबाव को उसके घनत्व से जोड़ता है - और इसका अनुमान न्यूट्रॉन तारे के द्रव्यमान और त्रिज्या जैसे गुणों को देखकर लगाया जा सकता है।
"हमने इस दृष्टिकोण को उस ढांचे के साथ जोड़ दिया है जिसे हमने पहले न्यूट्रॉन-स्टार पदार्थ के अध्ययन में अग्रणी बनाया था, जहां घने क्वार्क पदार्थ की स्थिति के समीकरण को सटीक रूप से ज्ञात निम्न और उच्च घनत्व शासनों के बीच प्रक्षेपित किया जाता है," वुओरिनन बताते हैं। चूँकि विखंडित क्वार्क पदार्थ की स्थिति का समीकरण हैड्रोनिक पदार्थ से मौलिक रूप से भिन्न होने की उम्मीद है, इस दृष्टिकोण को प्रेक्षित न्यूट्रॉन सितारों के कोर में विखंडित क्वार्क पदार्थ की उपस्थिति की पहचान करनी चाहिए।
अपने अध्ययन के लिए, वुओरिनन और उनके सहयोगियों ने 12 न्यूट्रॉन स्टार अवलोकनों से राज्य गणना के समीकरण का उपयोग किया।
"इसी तरह के अध्ययन पहले भी किए जा चुके हैं, लेकिन हम अपने अध्ययन में अभूतपूर्व संख्या में अवलोकन परिणामों को ध्यान में रखने और परिणामों से दृढ़ता से बातचीत करने वाले पदार्थ के चरण को निकालने में सक्षम थे," वुओरिनन का वर्णन है। अपने हाल ही में विकसित ढांचे का उपयोग करते हुए, टीम ने इस संभावना की गणना करने के लिए एक सुपरकंप्यूटर का उपयोग किया कि उनके द्वारा जांचे गए सबसे भारी न्यूट्रॉन सितारों के कोर में डिकॉन्फाइन्ड क्वार्क पदार्थ मौजूद है।
मजबूत प्रथम-क्रम चरण संक्रमण
"परिणाम 80-90% के बॉलपार्क में थे, जो कि अधिक है, लेकिन किसी भी तरह से कोई खोज नहीं है," वुओरिनन आगे कहते हैं। “शेष 10-20% संभावना अपने आप में एक बहुत ही दिलचस्प परिदृश्य से मेल खाती है: हम यह दिखाने में सक्षम थे कि अस्तित्व में सभी न्यूट्रॉन तारे अकेले परमाणु पदार्थ से बने होने चाहिए, परमाणु को अलग करने के लिए एक मजबूत प्रथम-क्रम चरण संक्रमण की आवश्यकता होती है और क्वार्क पदार्थ चरण।"
न्यूट्रॉन सितारों में मुक्त क्वार्क हो सकते हैं
टीम के सदस्य बताते हैं कि खगोलभौतिकी के नजरिए से, न्यूट्रॉन स्टार कोर में मौजूद डिकॉन्फाइंड क्वार्क पदार्थ की संभावना कई दिलचस्प नए सवाल उठाती है। जूनास नत्तिला न्यूयॉर्क शहर में फ़्लैटिरॉन इंस्टीट्यूट और कोलंबिया विश्वविद्यालय में।
"अब जब हम जानते हैं कि न्यूट्रॉन सितारों के अंदर छिपी हुई सामग्री की ऐसी नई स्थिति हो सकती है, तो हम अनुमान लगाना शुरू कर सकते हैं कि यह विभिन्न खगोलीय घटनाओं को कैसे प्रभावित करता है"।
उनका कहना है कि शोध कुछ बहुत दिलचस्प सवाल उठाता है। “क्या हम दो न्यूट्रॉन सितारों की टक्कर में क्वार्क पदार्थ को अस्थायी रूप से छोड़ सकते हैं? क्या हम, किसी बिंदु पर, एक न्यूट्रॉन तारे के ब्लैक होल में ढहने की उम्मीद कर सकते हैं, यदि पदार्थ एक मजबूत चरण संक्रमण से गुजरता है? क्या क्वार्क-न्यूट्रॉन पदार्थ इंटरफ़ेस तारे की आंतरिक संरचना को बदल देता है?"
अपने भविष्य के शोध में, टीम का लक्ष्य इन दिलचस्प सवालों की गहराई से जांच करना होगा।
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- स्रोत: https://physicsworld.com/a/evidence-grows-for-deconfined-quark-matter-in-neutron-star-cores/
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