V nitru neutronových hvězd se ukrývá hmota o zřejmě nejvyšší hustotě v dnešním vesmíru. Není divu, když celá neutronová hvězda představuje plus mínus dvě Slunce nacpané do koule o velikosti cca 24 kilometrů. Z jistého úhlu pohledu je neutronová hvězda jedno jediné atomové jádro, v němž se mačká ohromné množství protonů a neutronů.
Astrofyziky pochopitelně neutronové hvězdy fascinují, ale zároveň se s nimi pojí řada doposud nezodpovězených otázek. Jednou z nich je i to, jak moc hustá hmota uvnitř neutronových hvězd vlastně je. Je až tak hustá, že rozmělňuje protony a neutrony do další, velmi exotické fáze hmoty, takzvané chladné kvarkové hmoty (Cold quark matter)? O existenci takové hmoty vedou vědci již dlouho spory.
Pokud je reálná, tak v ní už vlastně protony ani neutrony jako takové neexistují. Jak říká Aleksi Vuorinen z Helsingin yliopisto, ve kvarkové hmotě by byly osvobozeny součásti, z nichž se protony a neutrony skládají, tedy kvarky a gluony, a mohly by se víceméně volně pohybovat.
Jak ale zjistit, zda v sobě neutronové hvězdy mají kvarkovou hmotu? Neutronovou hvězdu nikdo poblíž nemáme a k žádné se asi jen tak nepodíváme. Vuorinen a jeho kolegové z mezinárodního výzkumného týmu na to nasadili masivní superpočítačové výpočty, které provedli ve finském superpočítačovém centru CSC, a také aktuální astrofyzikální pozorování. S jejich pomocí získali vůbec první kvantitativní odhad pravděpodobnosti výskytu kvarkové hmoty v nitru masivních neutronových hvězd.
Dospěli k tomu, že v těch nejvíce masivních neutronových hvězdách je přítomnost kvarkové hmoty téměř nevyhnutelná. Podle kvantitativních odhadů je to s pravděpodobností 80 až 90 procent. K potvrzení či vyvrácení možné přítomnosti kvarkové hmoty v neutronových hvězdách je podle badatelů nutné analyzovat fázový přechod mezi jadernou a kvarkovou hmotou. K tomu je zase nezbytné důkladně detekovat gravitační signál ze závěrečné fáze splynutí dvou neutronových hvězd. Čas ukáže, jak to s kvarkovou hmotou vlastně je.
Video: Quark matter cores in massive neutron stars by Aleksi Vuorinen
Literatura
Jaderné „těsto“ z neutronových hvězd je 10-miliardkrát pevnější než ocel
Autor: Stanislav Mihulka (19.09.2018)
Na neutronových hvězdách se tyčí milimetrová pohoří
Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2021)
Drobná neutronová hvězda by mohla být exotickou „podivnou hvězdou“
Autor: Stanislav Mihulka (27.10.2022)
Rádiové záblesky asi souvisejí se zemětřesením. Na neutronových hvězdách
Autor: Stanislav Mihulka (16.10.2023)
Diskuze:
macka PROTONU a neutronu?
Jirka Naxera,2024-01-03 17:19:14
"Z jistého úhlu pohledu je neutronová hvězda jedno jediné atomové jádro, v němž se mačká ohromné množství protonů a neutronů."
Kdyby se tam mackaly protony, tak by prece byla nabita, ne?
Ten vtip je v tom, ze za toho tlaku je energeticky vyhodnejsi, kdyz proton sezere elektron za vzniku neutronu (elektronove neutrino odleti). Nebo jsem spatne daval pozor?
Re: macka PROTONU a neutronu?
Jirka Naxera,2024-01-03 17:25:07
teda "sezere" patlam to z hlavy, za chyby muzu ja
e- -> ny_e + W-
W- + u+2/3 (ud) -> d(-1/3)ud
uud = p+, udd = n0
Re: Re: macka PROTONU a neutronu?
Pavel Nedbal,2024-01-03 18:44:43
Vážený pane Naxero (promiňte, jestli jsem Vaše jméno zkomolil),
Mám ten dojem - někde jsem viděl Feynmana, že p se změní na n, přitom vypadne e+ a neutrino a dále e- + e+ = foton. nebo je to jinak?
Re: Re: Re: macka PROTONU a neutronu?
Jirka Naxera,2024-01-03 23:37:58
Tak jestli to opravdu tvrdi Feynman, tak to nejspis bude pravda, ale nezda se mi to. Zkusim se zamyslet nahlas, snad me pripadne nekdo opravi.
Jsou tam dve veci - zmena p na n je slaby proces, konkretne probehne tim u -> d + W+ ale pak se potrebujeme zbavit toho elektronu. Coz by mel udelat W+ + e- -> ny_e (to neutrino je tam nutne, aby se zachovala elektronova vune.
Ale proces W+ -> e+ + ny_e a nasledna anihilace je urcite mozna, ale je to Feynmanuv diagram vyssiho radu, takze s nizsi amplitudou?
Podli wikiny mam koukam pravdu ja minule a ted taky.
https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_capture#/media/File:Electron-capture.svg
Pro vysvetlenou: V kvantovce plati, ze co neni zakazano (zachovani nejakeho naboje, hybnosti, ...), to probiha, pricemz pro dany proces (vyjadreni Feynmanovym diagramem) nasobite amplitudy jednotlivych kroku. A ve vysledku musite zapocist vsechny mozne Feynmanovy diagramy.
Ale protoze v kazdem kroku se aplikuje vazebni konstanta, tak obvykle jsou vyssi rady (slozitejsi procesy) zanedbatelne - teda pokud to neprodukuje neco velmi dobre pozorovatelneho, jako dva pulmegaelektronvoltove gamafotony ;-), a je dostatecne provest vypocet jen s temi nejjednodussimi (leading order - viz ten obrazek).
Re: Re: Re: Re: macka PROTONU a neutronu?
Jirka Naxera,2024-01-04 06:03:04
Jinak "je to ve skutecnosti slozitejsi" - viz treba tu https://physics.stackexchange.com/questions/149648/what-happens-to-protons-and-electrons-when-a-neutron-star-forms nebo tu https://n3as.berkeley.edu/wp-content/uploads/2021/10/n3as21.pdf
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
