kvarktömeg

A nagyon masszív neutroncsillagok nagy magot tartalmazhatnak kvarkokból álló anyagból. Ez a Nature Physics folyóiratban megjelent tanulmányból következik. A neutroncsillagok, amelyek kihalása szupernóva-robbanás eredménye, a világegyetem legkisebb és legsűrűbb csillagai. Míg ezeknek az objektumoknak a tipikus átmérője körülbelül 20 kilométer, átlagos tömegük a Nap 1,4 és 2,2 tömege között van. A neutroncsillag belsejében lévő atomi anyag rendkívül sűrű magtömeggé dől össze, amelyben a neutronok és protonok annyira egymáshoz vannak nyomva, hogy az egész csillag egy hatalmas magnak tekinthető. Eddig nem volt világos, hogy a tömeges neutroncsillag magjában az atomtömeg még egzotikusabb anyaggá zsugorodik-e - az ún. kvarktömeg.

"A kvarkmag jelenlétének megerősítése a neutroncsillagban körülbelül 40 évvel ezelőtt az egyik legfontosabb cél a neutroncsillag-fizikában" - mondta Aleksi Vuorinen, a tanulmány vezető szerzője, a Helsinki Egyetem Fizikai Tanszékének kutatója (Finnország). A szuperszámítógépeken végzett nagyszabású számítógépes szimulációk alapján a tudósok nem tudták eldönteni a neutroncsillagok belsejében található atomanyag sorsát. Aleksi Vuorinen és munkatársai ezért új megközelítést javasoltak ennek a problémának. A tudósok rájöttek, hogy az elméleti és a magfizikán alapuló legújabb felfedezések és az asztrofizikai mérések ötvözésével lehetséges lehet következtetni a neutroncsillagok anyagának tulajdonságaira és azonosságára. Megállapították, hogy a legmasszívabb stabil neutroncsillagok belsejében lévő tömeg sokkal jobban hasonlít a kvark anyagra, mint a szokásos nukleáris anyag. Számításaik azt mutatják, hogy ezekben a csillagokban a kvark tömegként azonosított mag átmérője meghaladhatja a teljes neutroncsillag átmérőjének felét.

Ugyanakkor még mindig sok kétértelműségünk van a neutroncsillagok pontos felépítésével kapcsolatban. "Még mindig kicsi, de nem nulla esély arra, hogy az összes neutroncsillag kizárólag nukleáris anyagból álljon" - mondja Aleksi Vuorinen. "Amit képesek vagyunk számszerűsíteni, hogy mit igényel ez a forgatókönyv. Röviden, a sűrű magtömeg viselkedése akkor igényelné, hogy valóban sajátos legyen. Például a hangsebességnek szinte a fénysebességet el kellene érnie "- teszi hozzá Aleksi Vuorinen.

Megjelent a QUARK 12/2020. Magazinban, RNDr. Zdeněk Komárek