距离碰撞的遥远的恒星有助于解开结合亚原子粒子的神秘力量

大质量核物理学

大质量核的物理可以通过测量合并中子星之间的潮汐共振引起中子星固体外壳碎裂的“音调”来研究。资料来源:巴斯大学

太空科学家发现了一种探测中子星内部结构的新方法,在原子水平上提供了物质组成的线索。

英国巴斯大学的空间科学家发现了一种探测中子星内部结构的新方法,为核物理学家提供了一种在原子水平上研究组成物质的结构的新工具。

中子星是死恒星,被重力压缩到小城市的大小。它们包含了宇宙中最极端的物质,这意味着它们是现存密度最大的物体(相比之下,如果地球被压缩到a中子星在美国,它的直径只有几百米,所有的人都可以放进一个茶匙里)。这使得中子星成为核物理学家独一无二的天然实验室,他们对亚原子粒子的作用力的了解仅限于对地球原子核的研究。研究这种力在更极端条件下的表现为加深他们的认识提供了途径。

迈出了天体物理学家,他仰望遥远的星系,解开物理学的奥克斯。

在一项研究中描述英国皇家天文学会月报巴斯的天体物理学家发现,两颗中子星以更快的速度旋转着走向剧烈碰撞,这为研究中子星物质的组成提供了线索。有了这些信息,核物理学家将在计算决定所有物质结构的力方面处于更有利的地位。

谐振

正是通过这种共振现象,巴斯团队才有了这一发现。当力以其固有频率作用于物体时,就会发生共振,产生一个大的,通常是灾难性的振动运动。一个著名的共振例子是,当歌剧演员以与玻璃振荡模式相匹配的频率大声歌唱,打碎了玻璃。

当一对内旋的中子星达到共振状态时,它们的固体外壳——被认为比钢壳强100亿倍——就会破碎。这样就会释放出明亮的伽马射线爆发(称为共振破碎耀斑),卫星就能看到这种爆发。螺旋内的恒星也会释放引力波地球上的仪器可以探测到。巴斯的研究人员发现,通过测量耀斑和引力波信号,他们可以计算出中子星的“对称性能量”。

对称能是核物质的性质之一。它控制着组成原子核的亚原子粒子(质子和中子)的比例,以及该比例在中子星中发现的极端密度下如何变化。因此,对称性能量的读数将给出中子星组成的强烈指示,并由此引申,所有质子和中子耦合的过程,以及决定所有物质结构的力。

研究人员强调,利用伽马射线和引力波的组合来研究中子星共振所获得的测量结果,将是核物理学家实验室实验的补充,而不是替代。

巴斯的天体物理学家曾大卫博士说:“通过研究中子星,以及这些大质量物体剧烈的最终运动,我们能够了解一些关于微小的原子核的东西,这些原子核构成了极其密集的物质。”“这种规模上的巨大差异让它非常迷人。”

领导这项研究的天体物理学博士生邓肯·尼尔补充说:“我喜欢这项研究关注的是核物理学家正在研究的同样的事情。他们观察微小的粒子,而我们天体物理学家观察的是数百万光年之外的物体和事件。我们正在以完全不同的方式看待同样的事情。”

德克萨斯州A&M大学的商业天体物理学家和项目合作者威尔·牛顿博士说:“尽管人们已经知道把夸克结合成中子和质子的力量,但当大量的中子和质子聚集在一起时,它是如何工作的,我们还没有很好地了解。实验核物理数据有助于提高对这一问题的理解,但我们在地球上探测的所有原子核中,聚集在一起的中子和质子数量大致相同,密度大致相同。

“在中子星中,大自然为我们探索核物理提供了一个截然不同的环境:物质主要由中子组成,密度范围很广,大约是原子核密度的10倍。”在这篇文章中,我们展示了如何从数亿光年的距离测量这种物质的某种性质——对称性能量。这可以揭示原子核的基本工作原理。”

参考:《共振破碎耀斑作为核对称能的多信使探测器》,作者:邓肯·尼尔,威廉·G·牛顿,大卫·曾,2021年3月26日,英国皇家天文学会月报
DOI: 10.1093 / mnras / stab764

2的评论关于"遥远的恒星螺旋走向碰撞有助于解开束缚亚原子粒子的神秘力量"

  1. “共振
    正是通过这种共振现象,巴斯团队才有了这一发现。当力以其固有频率作用于物体时,就会发生共振,产生一个大的,通常是灾难性的振动运动。一个著名的共振例子是,当歌剧演员以与玻璃振荡模式相匹配的频率大声歌唱,打碎了玻璃。”
    什么,什么,什么…

  2. 直到声子唱“同步”

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