Согласно исследованию международной группы физиков, весьма вероятно, что сверхплотная деконфайнментированная кварковая материя существует в ядрах самых массивных нейтронных звезд. Команда под руководством Алекси Вуоринен в Хельсинкском университете применили байесовский вывод к наблюдениям нейтронных звезд и пришли к выводу, что экзотическое состояние материи существует на 80–90% в самых тяжелых объектах.
Квантовая теория поля предсказывает, что при экстремальных температурах и давлениях кварки и глюоны больше не связываются тесно друг с другом, как это происходит в протонах, нейтронах и других адронах. Вместо этого они могут свободно существовать индивидуально в экзотической кварк-глюонной плазме, называемой деконфайнментированной кварковой материей.
Считается, что это состояние материи доминировало во Вселенной в самые первые моменты после Большого взрыва. Его также очень недолго создавали на таких объектах, как Большой адронный коллайдер, путем сталкивания тяжелых ядер.
Плотные и компактные объекты
«Хотя экспериментальное исследование ядерной и кварковой материи высокой плотности с помощью коллайдеров частиц остается чрезвычайно сложной задачей, давно известно, что кварковая материя может присутствовать в природе в ядрах нейтронных звезд — самых плотных и компактных астрофизических объектов из существующих. — объясняет Вуоринен.
Нейтронные звезды — это схлопнувшиеся ядра звезд, которые упаковывают больше вещества, чем Солнце, в объекты радиусом всего 10–20 км. Ожидается, что плотность нейтронной звезды будет увеличиваться от ее коры к ядру. В результате ожидается, что электроны и протоны внутри такой звезды будут сталкиваться вместе, образуя материю, состоящую в основном из нейтронов.
Более того, некоторые физики полагают, что температура и давление в ядре нейтронной звезды могут быть достаточно высокими, чтобы обеспечить фазовый переход от адронной материи к деконфайнментированной кварковой материи. Чтобы найти доказательства такого фазового перехода, команда Вуоринен использовала «Байесовский вывод», который представляет собой метод статистического вывода, позволяющий определить вероятность различных параметров модели путем прямого сравнения с данными наблюдений.
Уравнение состояния
В данном случае наблюдения представляют собой «уравнения состояния» нейтронных звезд. Уравнение состояния связывает давление в нейтронной звезде с плотностью и может быть получено путем наблюдения за такими свойствами нейтронной звезды, как ее масса и радиус.
«Мы объединили этот подход со структурой, которую мы ранее использовали при изучении материи нейтронных звезд, где уравнение состояния плотной кварковой материи интерполируется между точно известными режимами низкой и высокой плотности», — объясняет Вуоринен. Поскольку ожидается, что уравнение состояния деконфайнментированной кварковой материи будет фундаментально отличаться от уравнения состояния адронной материи, этот подход должен идентифицировать наличие деконфайнментированной кварковой материи в ядрах наблюдаемых нейтронных звезд.
Для своего исследования Вуоринен и его коллеги использовали расчеты уравнений состояния на основе 12 наблюдений нейтронных звезд.
«Подобные исследования проводились и раньше, но нам удалось как учесть в нашем исследовании беспрецедентное количество результатов наблюдений, так и вывести из них фазу сильно взаимодействующей материи», — описывает Вуоринен. Используя недавно разработанную систему, команда с помощью суперкомпьютера вычислила вероятность присутствия деконфайнментированной кварковой материи в ядрах самых тяжелых нейтронных звезд, которые они исследовали.
Сильный фазовый переход первого рода
«Результаты были на уровне 80–90%, что является высоким показателем, но ни в коем случае не является открытием», — продолжает Вуоринен. «Оставшиеся 10-20% вероятности сами по себе соответствуют очень интересному сценарию: мы смогли показать, что если все существующие нейтронные звезды состоят только из ядерной материи, должен произойти сильный фазовый переход первого рода, разделяющий ядерную материю. и фазы кварковой материи».
Нейтронные звезды могут содержать свободные кварки
С астрофизической точки зрения возможность существования деконфайнментированной кварковой материи в ядрах нейтронных звезд поднимает целый ряд новых интригующих вопросов, объясняет член команды Йоонас Няттиля в Институте Флэтайрон и Колумбийском университете в Нью-Йорке.
«Теперь, когда мы знаем, что внутри нейтронных звезд может скрываться такое новое состояние материала, мы можем начать размышлять о том, как оно влияет на различные астрофизические явления».
Он говорит, что исследование поднимает несколько очень интересных вопросов. «Можем ли мы временно высвободить кварковую материю при столкновении двух нейтронных звезд? Можем ли мы в какой-то момент надеяться наблюдать коллапс нейтронной звезды в черную дыру, если вещество претерпит сильный фазовый переход? Изменяет ли интерфейс кварк-нейтронной материи внутреннюю структуру звезды?»
В своих будущих исследованиях команда постарается глубже разобраться в этих увлекательных вопросах.
Исследование описано в Природа связи.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/evidence-grows-for-deconfined-quark-matter-in-neutron-star-cores/
- :имеет
- :является
- :куда
- 12
- a
- в состоянии
- По
- Учетная запись
- точно
- против
- цель
- Все
- позволять
- в одиночестве
- причислены
- an
- и
- прикладной
- подхода
- МЫ
- художник
- AS
- At
- фон
- байесовский
- BE
- было
- до
- верить
- распространенной
- между
- большой
- Большой взрыв
- связывать
- Черный
- Черная дыра
- изоферменты печени
- кратко
- но
- by
- вычислять
- расчеты
- под названием
- CAN
- случаев
- сложные
- изменение
- Город
- коллапс
- рухнули
- коллеги
- столкновение
- COLUMBIA
- сочетании
- компактный
- сравнения
- в заключении исследования, финансируемого Центрами по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и написанного бывшим начальником полиции Вермонта
- содержать
- продолжается
- Основные
- соответствует
- может
- Создайте
- создали
- данным
- более глубокий
- копаться
- описано
- описывает
- различный
- направлять
- открытие
- do
- приносит
- доминируют
- каждый
- Ранее
- электронов
- достаточно
- , поскольку большинство сенаторов
- существовать
- существование
- существующий
- существует
- Экзотический
- ожидаемый
- экспериментальный
- Объясняет
- экстремальный
- чрезвычайно
- средства
- увлекательный
- поле
- First
- после
- Что касается
- Рамки
- Бесплатно
- от
- принципиально
- будущее
- Растет
- было
- Есть
- тяжелый
- High
- Отверстие
- надежды
- кашель
- Как
- HTTPS
- определения
- if
- in
- Увеличение
- в отдельности
- информация
- внутри
- вместо
- Институт
- взаимодействующий
- интересный
- Интерфейс
- интерьер
- в нашей внутренней среде,
- Мультиязычность
- в
- интригующий
- вопрос
- IT
- ЕГО
- саму трезвость
- JPG
- всего
- Знать
- известный
- большой
- слоев
- привело
- такое как
- вероятность
- Вероятно
- Длинное
- дольше
- Создание
- Масса
- массивный
- материала
- Вопрос
- макс-ширина
- Май..
- означает
- член
- метод
- модель
- Моменты
- БОЛЕЕ
- самых
- в основном
- природа
- Туманность
- потребности
- Нейтронная звезда
- Нейтронные звезды
- нейтроны
- Новые
- New York
- Нью-Йорк
- нет
- ядерный
- номер
- объекты
- наблюдательный
- наблюдать
- of
- Другое
- наши
- Упаковывать
- параметры
- выполнены
- перспектива
- фаза
- фаз
- Физика
- Мир физики
- впервые
- плазма
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Точка
- возможность
- предсказывает
- присутствие
- представить
- давление
- давление
- свойства
- протоны
- Квантовый
- Кварки
- Вопросы
- повышения
- Red
- диеты
- освободить
- осталось
- остатки
- исследованиям
- результат
- Итоги
- s
- говорит
- сценарий
- Поиск
- отделяющий
- должен
- показывать
- показанный
- с
- некоторые
- Звезда
- Звезды
- Начало
- Область
- Состояние материи
- статистический
- сильный
- сильно
- Структура
- исследования
- Кабинет
- такие
- суперкомпьютер
- взять
- команда
- чем
- который
- Ассоциация
- их
- теория
- Там.
- Эти
- они
- этой
- миниатюрами
- плотно
- в
- вместе
- переход
- правда
- два
- подвергается
- Вселенная
- Университет
- беспрецедентный
- используемый
- через
- различный
- очень
- we
- были
- который
- все
- будете
- Мир
- стоимость
- йорк
- зефирнет