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    研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

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      🌾袁隆平

      中子星是宇宙中密度最大的天体之一,如果我们半径为70万公里的太阳是一颗中子星,那么它的质量将被凝聚成半径约为12公里近乎完美的球体。当两颗中子星碰撞并合并成一颗超大质量中子星时,新天体核心中的物质变得非常热和致密。根据物理计算,这些条件可能导致强子,如中子和质子,溶解到它们的夸克和胶子成分中,从而产生夸克-胶子等离子体。

      研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

      2017年首次发现合并中子星发出的引力波信号,该信号不仅提供了有关引力性质的信息,还提供了有关物质在极端条件下的行为信息。然而,当这些引力波在2017年首次被发现时,它们并没有被记录到汇合点以外。这就是法兰克福物理学家的研究开始的地方,他们模拟了合并中子星和合并的产物,以探索从强子到夸克-胶子等离子体转变的条件,以及这将如何影响相应的引力波。

      研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

      图示:两颗合并中子星的计算机模拟,它与一张来自重离子碰撞的图像混合在一起,以突出天体物理和核物理的联系。

      结果是:在合并的特定后期阶段,发生了到夸克-胶子等离子体的相变,并在引力波信号上留下了明显的特征信号。歌德大学卢西亚诺·雷佐拉(Luciano Rezzolla)教授对此深信不疑:与之前的模拟相比,我们在引力波中发现了一个明显更清晰的特征。如果这个特征出现在中子星合并中接收到的引力波中,将有一个明确的证据,证明目前的宇宙中存在夸克-胶子等离子体。

      研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

      探测到GW170817中子星双星系统中的引力波,为研究核饱和密度以上物质的性质打开了一扇新窗口。密度达到核物质的几倍,温度高达100 MeV,这样的合并也代表着从受限强子物质到非禁闭夸克物质的相变(PT)潜在地点。虽然在GW170817中缺乏合并后的信号,使得无法对这种情况进行实验评估,但两项理论研究已经探索了中子星双星系统合并中PTS的合并后引力波特征。

      研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

      研究通过呈现PT发生的新特征来扩展和完善这幅图,更具体地说,使用完全广义相对论流体动力学模拟,并采用包括PT的适当构造的状态方程,提出了“延迟PT”的出现,即合并后一段时间才发展起来的PT,并产生具有夸克物质核心的亚稳天体,即超质量混合星。因为在这种情况下,合并后的信号,显示出两个截然不同的基本引力波频率(PT之前和之后)相关的信号,有望成为迄今为止最强和最干净的信号之一,也是目前宇宙中产生夸克物质的最好信号之一。

      研究表明:中子星的合并,可以产生夸克-胶子等离子体!

      博科园|研究/来自:美因河畔法兰克福歌德大学

      研究发表期刊《物理评论快报》

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