Beperking van de eigenschappen van neutronenstermaterie

Soms botsen neutronensterren met elkaar, waardoor de zwaarste elementen ontstaan, zoals zilver en goud. Daarom zijn neutronensterren en hun botsingen unieke laboratoria voor het bestuderen van de eigenschappen van materie met dichtheden die veel groter zijn dan die in atoomkernen.

Botsingsexperimenten met zware ionen met behulp van deeltjesversnellers zijn een complementaire methode voor het produceren en screenen van materiaal bij hoge dichtheden en onder zware omstandigheden.

Dankzij recente ontwikkelingen in de astronomie met meerdere berichten heeft het internationale onderzoeksteam, dat bestaat uit wetenschappers uit Duitsland, Nederland, de Verenigde Staten en Zweden, nieuwe inzichten gekregen in de fundamentele interacties in nucleaire materie. Door gegevens van experimenten met zware ionen op te nemen, ZwaartekrachtsgolfmetingenEn andere astronomische waarnemingen beperkt door wetenschappers De eigenschappen van nucleaire materie zijn te vinden in het binnenste van neutronensterren.

Sabrina Huth, Instituut voor Kernfysica aan de Technische Universiteit van Darmstadt, Hij zeiEn de “Het combineren van kennis van nucleaire theorie, nucleair experiment en astrofysische waarnemingen is essentieel om de eigenschappen van neutronenrijke materie te belichten over de volledige dichtheidsschaal die is onderzocht in neutronensterren. We ontdekten dat de beperkingen van botsingen van goudionen met deeltjesversnellers opmerkelijke consistentie vertonen met astrofysische waarnemingen, ondanks dat ze op zeer verschillende manieren zijn verkregen. “

In deze studie hebben wetenschappers informatie die is verkregen bij zware ionenbotsingen opgenomen in een raamwerk dat astronomische waarnemingen van elektromagnetische signalen, zwaartekrachtsgolfmetingen en krachtige astrofysische berekeningen combineert met theoretische kernfysische berekeningen.

De auteurs gebruikten gegevens van goudionbotsingsexperimenten bij het GSI Helmholtzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, evenals het Brookhaven National Laboratory en het Lawrence Berkeley National Laboratory in de Verenigde Staten, in hun meerstaps procedure die beperkingen analyseert van nucleaire theorie en astrofysische waarnemingen, zoals neutronenster massa Metingen van radiowaarnemingen en informatie van de interne structuur van de neutronenster.

Aanvullende beperkingen in het dichtheidsgebied waar kerntheorie en astrofysische waarnemingen minder gevoelig zijn, werden mogelijk gemaakt door gegevens van zware ionenbotsingen in de analyse op te nemen. Dit heeft geholpen bij het ontwikkelen van een meer uitgebreide kennis van de dichte materie. Verbeterde beperkingen van zware ionenbotsingen zouden de kloof tussen nucleaire theorie en toekomstige astrofysische waarnemingen moeten helpen overbruggen door aanvullende gegevens te verstrekken.

Experimenten die kijken naar hogere dichtheden en tegelijkertijd de experimentele onzekerheid verminderen, bieden veel hoop op nieuwe beperkingen op de eigenschappen van neutronensterren. In de komende jaren kan nieuwe kennis vanuit elk aspect in het raamwerk worden opgenomen om ons begrip van dichte materie te vergroten.

Referentie tijdschrift:

1. Huth, S., Pang, PTH, Tews, I. et al. Beperking van neutronenstermaterie door microscopische en macroscopische botsingen. Natuur 606, 276-280 (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04750-w