⚡ Кварки на свободе. Новое открытие переворачивает представление о структуре материи

Называемого материей холодного кварка. Такое предположение сделала группа исследователей из Хельсинкского университета в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Нейтронные звезды содержат до двух солнечных масс в сфере диаметром всего 25 км и изучаются как уникальные астрофизические объекты. Особый интерес представляет вопрос о том, может ли огромное центральное давление нейтронной звезды привести к сжатию протонов и нейтронов в новую фазу вещества.

Алекси Вуоринен, профессор теории элементарных частиц в Хельсинкском университете, объясняет:

«В материи холодных кварков протоны и нейтроны больше не существуют как отдельные частицы».

Составляющие их кварки и глюоны высвобождаются и могут свободно двигаться. Исследователи сделали первую количественную оценку возможности существования ядра кварков в массивных нейтронных звездах. Современные астрофизические наблюдения показывают, что в наиболее массивных нейтронных звездах с вероятностью 80-90% существует кварковая материя. Однако маловероятно, что все нейтронные звезды состоят только из ядерного материала.

Международная группа ученых из Финляндии, Норвегии, Германии и США также показала, как в будущем можно будет полностью подтвердить или опровергнуть существование ядер кварков.

Ключевым моментом здесь является возможность ограничения силы фазового перехода между ядерной и кварковой материей, что возможно за счет регистрации сигналов гравитационных волн от конечных стадий слияния двух нейтронных звезд.

Ключевой частью исследования стали крупномасштабные вычисления на суперкомпьютере с использованием методов байесовского вывода. Байесовский вывод — это область статистического вывода, которая оценивает вероятности различных параметров модели на основе прямых сравнений с наблюдаемыми данными.

Доктор Йонас Нятиля, один из ведущих авторов статьи, описал исследование как междисциплинарную работу, которая требует опыта в области астрофизики, физики элементарных частиц, ядерной физики и информатики. Он подчеркивает, что с каждым новым наблюдением нейтронной звезды свойства ее вещества могут быть определены более точно.

По факту обнаружение такого состояния решает сразу несколько проблем.

Во-первых, стирается граница между протонами и нейтронами, а во-вторых наконец-то появляются свободные или одиночные кварки (которые согласно ранее высказанным предложениям существовать не должны).