|
Решение давней загадки нейтронных звезд
|
|
|
|
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Дж. Йонг Гаочан (Yong Gaochan) из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук предложил новый экспериментальный метод исследования потенциала гиперонов, который позволяет по-новому взглянуть на решение давней "гиперонной загадки" нейтронных звезд. Эти результаты были опубликованы в журналах Physics Letters B и Physical Review C.
|
|
|
|
Согласно общепринятым теориям, экстремальные плотности внутри нейтронных звезд приводят к образованию гиперонов, содержащих странные кварки (например, лямбда-частицы). Эти гипероны значительно смягчают уравнение состояния (EoS) и уменьшают максимальную массу нейтронных звезд. Однако астрономические наблюдения позволили обнаружить нейтронные звезды с массами, приближающимися к массе Солнца или даже превышающими ее в два раза, что противоречит теоретическим предсказаниям.
|
|
|
|
Гиперонный потенциал относится к потенциалу взаимодействия между гипероном и нуклоном. Исследование гиперонного потенциала, направленное на решение "загадки гиперона нейтронной звезды", стало передовой темой в междисциплинарной области ядерной и астрофизики. В настоящее время считается, что если гиперонные потенциалы проявляют более сильное отталкивание при высоких плотностях, они могут противодействовать смягчающему эффекту EoS, тем самым позволяя существовать массивным нейтронным звездам.
|
|
|
|
|
|
|
"Эффективное средство ограничения потенциалов гиперонов высокой плотности основано на экспериментах по столкновению тяжелых ионов. Однако при обычных столкновениях гипероны в основном являются вторичными частицами, образующимися после столкновения. На их поведение влияет множество факторов, из-за чего их сигналы легко заглушаются фоновым шумом", - сказал профессор Дж. Йонг.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, исследователи предложили новую схему эксперимента. В методе используются атомные ядра, содержащие лямбда-гипероны, в качестве снарядов для бомбардировки обычных ядер при лабораторной энергии 400 МэВ, что ниже порога образования лямбда-гиперонов. Это гарантирует, что все наблюдаемые лямбда-гипероны происходят из первичных компонентов гиперядер-снарядов, а не генерируются во время столкновений.
|
|
|
|
Анализируя эллиптический поток лямбда-гиперонов, исследователи обнаружили, что в области отрицательной скорости сила эллиптического потока очень чувствительна к гиперонному потенциалу высокой плотности. Напротив, область положительной скорости отражает силу гиперонного потенциала низкой плотности. Это позволяет напрямую извлекать параметры гиперонного потенциала в различных режимах плотности из экспериментальных данных.
|
|
|
|
Кроме того, исследователи изучили механизмы образования легких гипертритонов. Моделирование углерод–углеродных столкновений показало, что на образование гиперонов в первую очередь влияет ядерный EoS, в то время как образование легких гиперядер проявляет большую чувствительность к потенциалу гиперонов при высокой и низкой плотностях, в зависимости от энергий падающего пучка 1,1 ГэВ и 1,9 ГэВ.
|
|
|
|
Эти результаты закладывают основу для будущих экспериментов по разрешению загадки гиперона. "Мы надеемся, что соответствующие экспериментальные исследования будут проводиться на крупномасштабных научных установках, что продвинет наше понимание сильных взаимодействий между странными и нестранными частицами", - сказал Йонг.
|
|
|
|
Источник
|
