การถกเถียงอย่างยาวนานเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ในใจกลางของดาวนิวตรอนอาจจะกระจ่างในไม่ช้า หากการวิเคราะห์ใหม่ที่สอดคล้องกับข้อมูลเชิงสังเกตและทฤษฎีได้รับการพิสูจน์ การวิจัยล่าสุดที่ดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา สรุปว่าดาวนิวตรอนมวลมากน่าจะมีควาร์กอิสระในแกนกลางของพวกมันมากกว่าที่จะประกอบด้วยนิวตรอนและอนุภาคที่ไม่พื้นฐานอื่นๆ ทั้งหมด หากมีแกนกลาง
ที่หนาแน่น
มากเช่นนี้ นักวิจัยกล่าวว่าการมีอยู่ของมันอาจทิ้งร่องรอยไว้ในข้อมูลคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน โดยปกติแล้วควาร์กจะถูกจำกัดอยู่ภายในโปรตอนและนิวตรอน แต่พวกมันสามารถดำรงอยู่เป็นอนุภาคเดี่ยวได้หากความหนาแน่นของพลังงานสูงพอ นักวิทยาศาสตร์รู้เรื่องนี้
เพราะนักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับการทดลองที่ห้องปฏิบัติการ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ในสหรัฐอเมริกาได้ชนกันของไอออนหนักเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าพลาสมาควาร์ก-กลูออน ซึ่งเป็น “ซุป” ของฟรีควาร์กและแรงแบกที่แข็งแรง กลูออนที่คิดว่ามีอยู่ไม่กี่มิลลิวินาทีหลังจากบิกแบง
เป็นไปได้ว่าควาร์กสามารถหลุดออกจากสถานะกักขังภายในแกนกลางของดาวนิวตรอนได้เช่นกัน วัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมากเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวยักษ์ยุบตัวและสลายมวลสารส่วนใหญ่ในการระเบิดของซูเปอร์โนวา นักฟิสิกส์มั่นใจว่าดาวนิวตรอนมีองค์ประกอบหลากหลายในชั้นนอกของพวกมัน
และนิวตรอนแต่ละตัวที่อยู่ไกลออกไป แต่พวกเขาไม่แน่ใจว่ามีอะไรอยู่ในแกนกลาง และนิวตรอนยังคงสภาพสมบูรณ์หรือแตกตัวเป็นควาร์กและกลูออนที่เป็นส่วนประกอบหรือไม่ แม้ว่าความหนาแน่นของพลังงานในแกนกลางจะเทียบได้กับความหนาแน่นที่เกิดจากการชนกันของไอออนหนัก
แต่ “สสารควาร์ก” ที่จะถูกสร้างขึ้นนั้นค่อนข้างแตกต่างจากพลาสมาควาร์ก-กลูออนที่สร้างขึ้นใหม่ในห้องทดลอง นั่นคือเย็นกว่า แต่มีความหนาแน่นมากกว่ามาก น่าเสียดายที่รูปแบบการคำนวณที่ใช้ในการจำลองพลาสมาควาร์ก-กลูออน หรือที่เรียกว่าโครโมไดนามิกควอนตัมแบบแลตทิซ
ไม่สามารถ
จำลองการตกแต่งภายในของดาวนิวตรอนที่เย็นและหนักได้ การวิเคราะห์โดยไม่ขึ้นกับโมเดลเพื่อแก้ไขปัญหานี้ในฟินแลนด์และเพื่อนร่วมงานได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์และการคำนวณทางทฤษฎีโดยไม่ขึ้นกับแบบจำลอง ในบทความที่ตีพิมพ์ใน วารสาร
พวกเขาชี้ให้เห็นว่าทฤษฎีนิวเคลียร์สามารถอธิบายได้อย่างแม่นยำว่าความกดดันที่โปรตอน นิวตรอน และฮาดรอนที่มีควาร์กได้รับนั้นแปรผันตามความหนาแน่นของพลังงานในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างไม่หนาแน่นของเปลือกดาวนิวตรอนอย่างไร ในทำนองเดียวกัน พวกเขากล่าวว่า QCD
สามารถใช้ในการคำนวณความแปรผันของความดันนี้หรือที่เรียกว่าสมการสถานะได้ที่ความหนาแน่นสูงมากความท้าทายที่แท้จริงคือการหาว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างสุดขั้วทั้งสองนี้ เนื่องจากที่นี่มีแกนกลางของดาวนิวตรอนอยู่ แอนนาลาและเพื่อนร่วมงานใช้วิธีวางแผนการแปรผันของหมู่หน้าที่มากมาย
ที่ใช้แสดงสมการสถานะของดาวนิวตรอนตลอดช่วงความหนาแน่นพลังงานทั้งหมด พวกเขาพยายามที่จะไม่ลำเอียงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการเลือกฟังก์ชั่น โดยเปลี่ยนเฉพาะความเร็วสูงสุดของเสียงผ่านสสารของดาวนิวตรอนและยึดโครงเรื่องโดยใช้ข้อ จำกัด เชิงประจักษ์สองข้อ:
ดาวนิวตรอนนั้นมีน้ำหนักมากถึง 1.97 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และการบิดเบือนกระแสน้ำของดาวนิวตรอนมวล 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์ตรงกับค่าที่สังเกตได้ นักวิจัยพบว่าสมการสถานะแบบจำลองของพวกเขาเห็นด้วยค่อนข้างดีกับทฤษฎีฮาดรอนิกมาตรฐานสำหรับดาวนิวตรอนมวลต่ำ
ซึ่งเป็นการยืนยันว่าสนามโน้มถ่วงในร่างกายเหล่านี้ไม่สูงพอที่จะแยกนิวตรอนและโปรตอนออกจากกัน อย่างไรก็ตาม ในดาวนิวตรอนที่มีมวลมากที่สุด พวกเขาพบว่ามีข้อตกลงน้อยมากระหว่างข้อมูลจำลองสองชุด ด้วยเหตุนี้ พวกเขาสรุปว่าแกนควาร์กในดาวนิวตรอนมวลมากควรได้รับการพิจารณา
ดังที่สมาชิกกลุ่มจากห้องปฏิบัติการ ในสวิตเซอร์แลนด์อธิบายว่า จุดเพียงไม่กี่จุดที่เห็นพ้องต้องกันนั้นต้องใช้เสียงเพื่อเคลื่อนผ่านดาวนิวตรอนด้วยความเร็วอย่างน้อย 90% ของความเร็วแสง แต่เขาให้เหตุผลว่าสิ่งนี้ไม่น่าเป็นไปได้ เพียงเพราะนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าไม่มีระบบทางกายภาพใด
ที่รองรับ
ความเร็วดังกล่าวได้ “การมีสสารที่มีความเร็วเสียงสูงขนาดนี้จะน่าทึ่งมาก” เขากล่าวแท้จริงแล้ว เสริมว่าความเร็วทั่วไปที่มากขึ้นบ่งบอกว่าแกนของควาร์กมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ด้วยการตั้งเงื่อนไขว่าคลื่นเสียงเดินทางได้ไม่เร็วกว่าความเร็วแสงประมาณครึ่งหนึ่ง เขาและเพื่อนร่วมงานคาดการณ์ว่า
ดาวนิวตรอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 กิโลเมตรจะมีแกนกลางของควาร์กอยู่ประมาณ 13 กิโลเมตร
ยังต้องมีการยืนยันนักวิจัยคิดว่าการคาดการณ์ของพวกเขาสามารถนำไปทดสอบได้ คลื่นกระแทกที่สะท้อนจากขอบของแกนกลางของสสารควาร์กที่มีความหนาแน่นสูงอาจทิ้งร่องรอยไว้
ในสหรัฐอเมริกา คิดว่าสสารควาร์กมีอยู่ในดาวนิวตรอนมวลมาก แต่เขายืนยันว่าการศึกษาต้องอาศัยการประมาณค่าที่มากเกินไป ซึ่งก็คือค่าความหนาแน่นของพลังงานประมาณ 2 ลำดับ เพื่อให้ได้ข้อสรุปที่แน่นอน นอกจากนี้เขายังตั้งข้อสังเกตว่านักวิจัยคนอื่น ๆ ได้แสดงเงื่อนไขทางกายภาพ
ที่ผู้เขียนสันนิษฐานว่าจะให้แกนของสสารควาร์กเพื่อผลิตแกนที่มีเฉพาะฮาดรอนิกสสารเท่านั้นในคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นเมื่อดาวนิวตรอนรวมตัวกันเป็น “สถานการณ์มาตรฐาน ไม่ใช่ทางเลือกที่แปลกใหม่”
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
