Астрономия

Симметрия между веществом и антивеществом и устройство нейтронных звезд

Экзотические атомные ядра, называемые гиперядрами, обнаруженные с помощью детектора STAR, подтвердили симметрию между веществом и антивеществом. Результат также может указывать на внутреннее устройство нейтронных звезд, — пишет sciencenews.org.

Симметрия между веществом и антивеществом и устройство нейтронных звездДетектор STAR
© Brookhaven National Laboratory/Flickr

Экзотическая версия атомного ядра выполняет двойную функцию. Исследование гипертритона одновременно подтверждает основную симметрию природы и потенциально раскрывает новое понимание того, что скрывается внутри сверхплотных нейтронных звезд.

Гипертритон является двойником антигипертритона — антиматерной версии ядра. Оба гиперядра имеют одинаковую массу.

Гиперядро ​​- это атомное ядро, в котором протон или нейтрон были заменены частицей, называемой гипероном. Подобно протонам и нейтронам, гиперон состоит из трех меньших частиц, называемых кварками. В то время как протоны и нейтроны содержат общие разновидности, известные как восходящие и нисходящие кварки, гипероны более необычны. Они содержат по крайней мере один кварк типа, называемого странным кварком.

Сопоставление масс гипертритонов и антигипертритонов подтверждает прочную основу физической основы, известной как СРТ-симметрия. Чтобы визуализировать такую ​​симметрию, представьте себе, что вы берете Вселенную и обмениваете все частицы на их антивещества, переворачиваете ее в зеркале и бежите назад. Физики считают, что, если бы вы могли это сделать, Вселенная вела бы себя так же, как и ее не перевернутая версия. Если бы было обнаружено, что симметрия СРТ не выполняется, физики должны были бы пересмотреть свои теории о Вселенной.

До сих пор ученые не нашли никаких намеков на нарушение СРТ-симметрии, но никогда ранее они не проверяли ее в ядрах, содержащих странные кварки. «Вполне было возможно, что нарушение этой симметрии скрывалось бы в этом маленьком уголке Вселенной и никогда не было обнаружено до сих пор, — говорит физик Деклан Кин из Кентского государственного университета в Огайо. Но равные массы гипертритонов и антигипертритонов, обнаруженные в экспериментах на релятивистском коллайдере тяжелых ионов RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне (Нью-Йорк) означают, что СРТ-симметрия сохранилась.

В столкновениях ядер золота на RHIC Кин и его коллеги идентифицировали гиперядра путем поиска частиц, образующихся при распаде гиперядер внутри STAR-детектора весом 1200 метрических тонн. В дополнение к подтверждению преобладания симметрии СРТ, исследователи определили, сколько энергии потребуется для высвобождения гиперона из гиперядра: около 0,4 миллиона электрон-вольт. Предыдущие измерения, которым уже десятки лет, предполагали, что величина, называемая энергией связи ядра, была значительно ниже, причем измерения в основном были ниже 0,2 миллиона электрон-вольт. (Для сравнения, энергия связи ядра, состоящего из протона и нейтрона, составляет около 2,2 миллиона электрон-вольт.)

Новое число может изменить понимание учеными нейтронных звезд — остатков взорвавшихся звезд, которые превращают массу, превышающую массу Солнца, в шар, по ширине равный длине Манхэттена. Сердца нейтронных звезд настолько плотны, что невозможно воссоздать это вещество в лабораторных экспериментах, говорит Морган Фортин из Астрономического центра имени Николая Коперника Польской академии наук в Варшаве. Итак, «есть большой вопрос, что находится в самом центре нейтронных звезд».

Некоторые ученые считают, что ядра нейтронных звезд могут содержать гипероны. Но присутствие гиперонов смягчило бы вещество внутри нейтронных звезд. Более мягкие нейтронные звезды легче падали бы в черные дыры, поэтому не могли бы стать такими массивными, какими являются. Эта особенность затрудняет согласование потенциального присутствия гиперонов с размерами нейтронных звезд, которые достигают примерно двух солнечных масс.

Но измеренная высокая энергия связи гиперона помогает поддерживать идею о заполненном гипероном центре нейтронных звезд. Результат предполагает, что взаимодействия гиперонов с нейтронами и протонами сильнее, чем считалось ранее. Это расширенное взаимодействие означает, что нейтронные звезды с гиперонами более жесткие и могут достигать больших масс, говорит Фортин. Так что нейтронные звезды могут иметь странные сердца.

Статья опубликована в журнале Nature Physics

По материалам

sci-dig.ru

Смотреть полностью

Похожее

Back to top button
Close
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker