En simulering af kolliderende neutron starsGraphic: C. Breu, L. Rezzolla
Forskere er ved at udtænke måder til at undersøge naturen af Universets mindste stumper—kvarker—ved at observere ultra-tæt neutron-stjerner, der brager ind i hinanden.
Partikel colliders i Schweiz og på Long Island, New York, har hver set bevis for en helt ny form for stof, hvor kvarkerne, snarere end atomer, er den grundlæggende enhed. Men forskere mener, at neutronstjerne kollisioner bør også producere denne form for sagen, og tror, at de kan være i stand til at spotte det gravitationel bølge detektorer.
“Vi ønsker en uafhængig måde at se quark matter,” Veronica Dexheimer, assisterende professor i fysik ved Kent State University, fortalte Gizmodo.
Sagen er typisk sammensat af atomer, som igen er lavet fra elektroner, protoner og neutroner; dem, protoner og neutroner er lavet af kvarker. Men i høj nok energi og pres, sagen går igennem en fase overgang til quark spørgsmål eller kvark-gluon plasma, i hvilket bestanddele af protoner og neutroner—kvarker—er ikke længere begrænset til atomer og blive den mindste del af sagen.
Typisk, forskere skabe quark matter i colliders ved at smække atomer sammen ved høje energier. Men ville du synes, at den utrolige energi af kolliderende neutronstjerner—stjernernes lig så tunge som Solen, men kun et par miles på tværs—ville oprette denne slags spørgsmål, også.
Forskere meddelte den første registrerede tilfælde af to neutronstjerner, der smækker sammen i August 2017, en begivenhed vidne via krusninger på rumtiden, som kaldes gravitationsbølger, som de producerede. To nye artikler offentliggjort i denne uge i Physical Review Letters bruger computersimuleringer til at forudsige, to mulige måder at observere quark matter produceret under neutronstjerne, kollisioner, baseret på, hvordan det påvirker gravitationel bølge signal.
Det ene papir fra forskere i Tyskland, samt Dexheimer, foreslår, at de kolliderende neutron-stjerner, der vil præsentere en anderledes formet gravitationel bølge signal med en anden fase efter neutronstjerner fusionere end teorien ellers forudser. Dette ville være resultatet af quark, der udgør noget gradvist til hele kollision før hele systemet kollapser til et sort hul.
Et andet papir fra et internationalt hold af forskere tyder på, at kollisionen straks danner en kerne af quark matter i centrum. Dette ville medføre, at den gravitationelle bølger til at svinge med højere-end-forventede frekvenser efter fusionen.
Jeg spurgte en forfatter fra hvert papir, hvad de tænkte på, den anden er forskning, og både væsentlige følte, at de repræsenterede to forskellige, kompatible muligheder for at søge efter et lignende fænomen.
Begge forskerhold har de samme krav for at gøre deres bemærkninger—de har brug for opgraderinger på gravitationel bølge observatorier, som den USA-baserede LIGO og Europa-baseret Jomfruen. “Dybest set er, vi har brug for en højere følsomhed af detektorer ved høje frekvenser, og vi har brug for en særlig tæt begivenhed,” sagde Andreas Bauswein, fysiker ved GSI Helmholtz Center for Tung-Ion-Forskning i Darmstadt, Tyskland. Disse begivenheder ville nødt til at være så tæt som, hvis ikke tættere på end, August 2017 begivenhed, der fandt sted 40 megaparsecs (130 millioner lysår fra Jorden.
Nu, at forskerne har faktisk observeret den gravitationelle bølger fra at støde på sorte huller og neutronstjerner, spændingen ligger i, hvad disse bølger kan fortælle os om karakteren af vores mærkelige Univers.
Dele Denne Historie