Spojrzenie w głąb gwiazd neutronowych

Gwiazdy neutronowe to pozostałości po wybuchu supernowych, których materia jest tak skondensowana, że protony i elektrony w atomach przekształcają się do postaci neutronów. Są tak gęste, że łyżeczka tej ultragęstej materii na Ziemi ważyłaby około sześciu miliardów ton.

Niektóre gwiazdy neutronowe posiadają także silne pola magnetyczne, które są o milion miliardów razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi. Nie zaskakuje fakt, że gwiazdy neutronowe stały się swego rodzaju wyjątkowym laboratorium dla naukowców wspieranych przez UE, którzy podjęli się testowania materii w ekstremalnych warunkach, których nie da się odtworzyć w żadnym laboratorium na Ziemi.

Celem ostatecznym projektu NSLABDM (Neutron stars as a laboratory for dense matter) było ograniczenie właściwości materii nadjądrowej w ich wnętrzu pomiarami mas gwiazd neutronowych, promieni i szybkości stygnięcia. Wyniki reprezentują wyraźne postępy w naszej obecnej wiedzy na temat materii wchodzącej w silną interakcję.

Właściwości gorącego i gęstego środowiska panującego w rdzeniach gwiazd neutronowych poddano badaniom w ramach teorii efektywnego pola. Zespołowi projektu NSLABDM udało się obliczyć siłę oporu i współczynniki dyfuzji nieznanych mezonów, które mają znaczenie w kontekście eksperymentów zderzeniowych z udziałem jonów ciężkich.

Zespół NSLABDM zastosował pomiary uzyskane w wyniku zderzeń jonów ciężkich, aby zdefiniować równanie stanu materii jądrowej dla gęstości aż trzykrotnie przekraczających próg nasycenia materii jądrowej. Na podstawie związku między gęstością, temperaturą i ciśnieniem naukowcy oszacowali limit dla najwyższej możliwej masy gwiazdy neutronowej.

Przy ekstremalnie wysokich ciśnieniach wewnątrz gwiazd neutronowych, neutrony łączą się ze sobą. Wyprodukowane pary uzyskują możliwie najniższy stan energetyczny, na jaki pozwala fizyka kwantowa, i przekształcają się w nadciecz. Badacze z zespołu NSLABDM przeanalizowali różne procesy rozpraszające, by uzyskać współczynniki transportu, które są kluczem do zrozumienia fizyki mikroskopowej materii beztarciowej.

Wszystkie uzyskane rezultaty projektu NSLABDM opisano w licznych publikacjach. Wyniki badań dostarczyły cennych informacji na temat interakcji cząstek elementarnych i ilości materiału, jaką da się sprężyć.