英国のバース大学の宇宙科学者は、中性子星の内部構造を調べる新しい方法を発見し、原子レベルで物質を構成する構造を研究するための新しいツールを原子核物理学者に提供しました。

中性子星は、重力によって小さな都市のサイズに圧縮された死んだ星です。 それらは宇宙で最も極端な物質を含んでいます。つまり、それらは存在する中で最も密度の高い物体です（比較のために、地球が中性子星の密度に圧縮された場合、直径はわずか数百メートルで、すべての人間が適合しますティースプーンで）。 これにより、中性子星は核物理学者にとってユニークな自然実験室になります。核物理学者は、亜原子粒子を結合する力の理解は、地球に結合した原子核での研究に限定されています。 この力がより極端な条件下でどのように振る舞うかを研究することは、彼らの知識を深める方法を提供します。

物理学の謎を解き明かすために遠くの銀河に目を向ける天体物理学者に足を踏み入れてください。

で説明されている研究では 王立天文学会の毎月の通知、バース天体物理学者は、XNUMXつの中性子星が激しい衝突に向かって渦巻くにつれて、これまで以上に速く動くXNUMXつの中性子星の作用が、中性子星材料の組成の手がかりを与えることを発見しました。 この情報から、原子核物理学者はすべての物質の構造を決定する力を計算するためのより強力な立場になります。

共振

バースチームが発見したのは、共鳴の現象を通してです。 共振は、力がその固有振動数で物体に加えられたときに発生し、大きな、しばしば壊滅的な振動運動を生成します。 共鳴のよく知られた例は、オペラ歌手がガラスの振動モードに一致する周波数で十分に大きな声で歌うことによってガラスを粉砕するときに見られます。

渦巻く中性子星のペアが共鳴状態に達すると、それらの固体の地殻（鋼の10億倍の強さがあると考えられています）が粉々になります。 これにより、衛星で見ることができるガンマ線の明るいバースト（共鳴粉砕フレアと呼ばれる）が放出されます。 渦巻く星はまた、地球上の機器によって検出できる重力波を放出します。 バースの研究者たちは、フレアと重力波信号の両方を測定することで、中性子星の「対称エネルギー」を計算できることを発見しました。

対称性エネルギーは核物質の特性のXNUMXつです。 原子核を構成する亜原子粒子（陽子と中性子）の比率と、中性子星に見られる極端な密度にさらされたときにこの比率がどのように変化するかを制御します。 したがって、対称性エネルギーを読み取ると、中性子星の構成、ひいてはすべての陽子と中性子が結合するプロセス、およびすべての物質の構造を決定する力が強く示されます。

研究者たちは、ガンマ線と重力波の組み合わせを使用して中性子星の共鳴を研究することによって得られた測定値は、核物理学者の実験室実験の代わりではなく、補完的であると強調しています。

「中性子星とこれらの巨大な物体の大変動の最終的な動きを研究することによって、私たちは非常に高密度の物質を構成する小さな、小さな核について何かを理解することができます」とバース天体物理学者のデイビッド・ツァン博士は言いました。 「規模の大きな違いがこれを魅力的にしています。」

研究を主導した天体物理学博士課程の学生であるダンカン・ニールは、次のように付け加えました。 彼らは小さな粒子を見て、私たち天体物理学者は何百万光年も離れた場所からの物体や出来事を調べます。 私たちは同じことをまったく異なる方法で見ています。」

テキサスA＆Mユニバーシティコマースの天体物理学者でプロジェクトの共同研究者であるウィルニュートン博士は、次のように述べています。 この理解を向上させるための探求は、実験的な原子核物理学データによって助けられますが、地球上で調査するすべての原子核には、ほぼ同じ密度で結合された同数の中性子と陽子があります。

「中性子星では、自然は核物理学を探求するための非常に異なる環境を私たちに提供します。物質は主に中性子でできており、原子核の密度の約XNUMX倍までの幅広い密度にまたがっています。 この論文では、何億光年も離れた距離から、この物質の特定の特性である対称エネルギーを測定する方法を示します。 これは、核の基本的な働きに光を当てることができます。」

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