中子星內(nèi)部夸克物質(zhì)或被證實 極大影響物理學(xué)研究
過去40年，證實中子星內(nèi)部存在夸克核一直是中子星物理學(xué)最重要的目標(biāo)之一。芬蘭科學(xué)家在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志撰文指出，他們已經(jīng)找到有力證據(jù)，證明迄今最大中子星內(nèi)核存在奇異的夸克物質(zhì)，這一結(jié)論或?qū)ξ锢韺W(xué)研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
研究人員解釋說，我們周圍所有普通物質(zhì)都由原子組成，原子致密的原子核由質(zhì)子、中子及圍繞在其周圍的電子組成。但在中子星內(nèi)部，原子會坍塌成密度極高的核物質(zhì)，其中中子和質(zhì)子緊緊“依偎”在一起，因此整個中子星可視為一個巨大的核。此前，科學(xué)家一直不清楚，質(zhì)量最大中子星內(nèi)核中的物質(zhì)是否會坍塌成更奇特的夸克物質(zhì)。
最新研究發(fā)現(xiàn)，最大穩(wěn)定質(zhì)量中子星核內(nèi)的物質(zhì)，與夸克物質(zhì)的相似度遠(yuǎn)高于與普通核物質(zhì)的相似度。計算結(jié)果顯示，被確認(rèn)為夸克物質(zhì)的核的直徑可能超過整個中子星直徑的一半。
研究人員表示，促成這一新發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于天體物理學(xué)研究近期取得的兩個重要成果：中子星并和產(chǎn)生的引力波的測定，以及對質(zhì)量接近兩倍太陽質(zhì)量的大型中子星的探測。
2017年秋，美國LIGO和歐洲Virgo天文臺首次探測到兩個中子星并和產(chǎn)生的引力波，并推導(dǎo)出碰撞中子星半徑的上限約為13千米。此外，在過去10年中，科學(xué)家觀測到3顆中子星的質(zhì)量達(dá)到甚至可能略微超過兩倍太陽質(zhì)量。關(guān)于中子星半徑和質(zhì)量的信息大大減少了與中子星物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)相關(guān)的不確定性。
在新分析中，科學(xué)家將上述研究成果結(jié)合，對中子星物質(zhì)的狀態(tài)方程(中子星物質(zhì)壓力與能量密度之間的關(guān)系)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，確認(rèn)中子星內(nèi)部存在夸克物質(zhì)。
赫爾辛基大學(xué)副教授阿列克西·沃林恩說，中子星的確切結(jié)構(gòu)仍存在諸多不確定性。自2017年秋天以來，科學(xué)家已經(jīng)觀察到許多新的中子星合并事件，預(yù)計不久的將來會有進(jìn)一步觀測結(jié)果，對此項研究進(jìn)行證實或證偽。
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