Раскрыты странные свойства «ядерных макарон»

Ученые Индианского университета в Блумингтоне (США) выяснили, что теоретическая субстанция, образующаяся в недрах нейтронных звезд и называемая ядерной пастой (nuclear pasta), может быть самым прочным веществом во Вселенной.

Об этом сообщается в журнале Science News.

Ядерная паста представляет собой форму вырожденного газа — газа, свойства которого определяются квантовомеханическими эффектами из-за тождественности его частиц. Этот тип вещества образуется во внутреннем слое коры нейтронных звезд между поверхностью и кварк-глюонной плазмой, состоящей из хаотично двигающихся кварков, антикварков и глюонов, и является переходным состоянием материи. Плотность здесь недостаточно велика, чтобы разрушить нуклоны и создать кварк-глюонную плазму, однако протоны преодолевают силы взаимного отталкивания и образуют нестабильные структуры в виде длинных спагетти и даже «листов лазаньи», погруженных в жидкую фазу из нейтронов.

В ходе компьютерного моделирования исследователи оценили силу, которую необходимо затратить для растягивания ядерной пасты в виде «лазаньи». Оказалось, что это вещество прочнее любого другого известного вещества во Вселенной.

Ученые надеются, что в будущем удастся доказать наличие ядерной пасты. Внутренние структуры могут поддерживать существование высоких «гор» на поверхности нейтронной звезды. Из-за сильной гравитации высота этих гор обычно не больше нескольких сантиметров, однако показано, что ядерная паста может способствовать появлению более крупных неровностей высотой несколько десятков сантиметров. Если нейтронная звезда быстро вращается, то такие неровности будут формировать гравитационные волны, которые можно будет зафиксировать c помощью детектора LIGO.

LIGO — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, сотрудники которой 14 сентября 2015 года зафиксировали возмущения пространства-времени от слияния пары черных дыр. Существование гравитационных волн является одним из предсказаний общей теории относительности. Их открытие подтверждает не только последнюю, но и считается одним из доказательств существования черных дыр.