МОСКВА, 13 авг – РИА Новости. Физики из США создали миниатюрный аналог материи нейтронных звезд на ускорителе частиц CEBAF, что помогло им понять, какую роль играют протоны внутри этих сверхплотных объектов. Их выводы были представлены в журнале Nature.
Нейтронные звезды представляют собой "выгоревшие" останки достаточно крупных звезд, чья жизнь завершилась в ходе мощнейшей вспышки сверхновой. Ядро светила, завершившего свою жизнь подобным образом, сжимается до "шарика" размером с крупный город на Земле, материя в котором сжата до такой степени, что электроны сливаются с протонами в ядрах атомов, и все останки звезды превращаются в гигантский комок нейтронов.
Что на самом деле представляют собой нейтронные звезды, как они выглядят изнутри и из каких слоев они состоят, является предметом ожесточенных дискуссий среди астрофизиков и физиков. К примеру, часть ученых считает, что недра нейтронных звезд могут содержать в себе экзотическую "кварковую жидкость", а другие исследователи полагают, что далеко не все протоны "погибают" при их формировании – "выживает" около 5-10% частиц.
Эти протоны, в свою очередь, играют важную роль в охлаждении поверхности нейтронной звезды, выступая в качестве своеобразных "фабрик" нейтрино, уносящих излишки тепла и энергии в открытый космос.
Эн и его коллеги, участвовавшие в коллаборации CLAS, выяснили, как они ведут себя внутри нейтронных звезд, наблюдая за тем, как электроны выбивали одиночные протоны и нейтроны из атомов дейтерия, углерода-12 и других элементов с равным числом этих частиц – алюминия-26 и железа-52.
В отличие от БАК и других современных ускорителей частиц, ускоритель CEBAF, на котором проводились эти опыты в 1998-2012 годах, записывал не только важные данные, но и все события, которые происходили внутри него. Это помогло ученым использовать его не только для наблюдений за структурой ядра атомов, чем они изначально занимались, но и моделирования недр нейтронных звезд.
Как объясняет Эн, когда электрон сталкивается с ядром этих трех элементов, возможно три варианта развития событий. Он или сольется с одним из протонов и превратится в нейтрон, или же выбьет один из нуклонов, или просто пролетит сквозь него. Изучая свойства пар нейтронов и протонов, "сбегающих" из этих ядер, ученые пытались понять, как устроены ядра этих элементов и как частицы движутся внутри них.
Анализируя эти данные и сравнив их с тем, что происходит внутри ядра свинца, богатых нейтронами, физики натолкнулись на необычный феномен. Оказалось, что уменьшение числа протонов и добавление новых нейтронов почти не меняло свойства последних частиц, но при этом заставляло протоны двигаться быстрее.
Такие протоны, по словам Эна, будут активнее взаимодействовать с нейтронами и сильнее влиять на общее поведение недр "мертвых" звезд, чем сейчас предполагают ученые. Проверка этой теории станет возможной, если астрономам удастся проследить за слиянием нейтронных звезд в нашей галактике.
"Плотность, соотношение массы и размеров нейтронной звезды, а также скорость ее охлаждения будут влиять на то, как происходят эти слияния. Наше открытие заставляет нас заново задуматься о том, как ведут себя нейтронные звезды, чьи слияния породили большую часть элементов тяжелее железа, в том числе и золото", — заключает физик.
