Ученые изучили свойства кварковой материи

Исследователи из Хельсинкского университета успешно определили свойства плотной кварковой материи, что поможет лучше понять процессы, происходящие при слиянии нейтронных звезд.

Результаты их работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

При слиянии нейтронных звезд происходят экстремальные изменения в состоянии ядерной материи. В частности, образуется кварковая материя, где элементарные частицы, такие как кварки и глюоны, освобождаются и начинают свободно двигаться. Важным параметром в этих процессах является объемная вязкость, которая характеризует сопротивление системы изменению плотности.

Для определения объемной вязкости ученые применили два теоретических метода: конформную теорию поля (AdS/CFT-соответствие) и теорию возмущений. AdS/CFT-соответствие предполагает существование пятимерного пространства с отрицательной кривизной, эквивалентного четырехмерному миру. Этот метод позволяет описывать систему при высоких плотностях и температурах, характерных для столкновений нейтронных звезд.

Конформная теория поля описывает взаимодействия между кварками, хотя и не может напрямую моделировать квантовую хромодинамику (КХД), она использует феноменологическую модель с аналогичными свойствами. Теория возмущений, в свою очередь, способна описывать КХД напрямую, но применима только при значительно более высоких плотностях, чем те, что наблюдаются в нейтронных звездах.

Исследователи обнаружили, что оба метода дали схожие результаты, подтверждающие их правильность. Они установили, что объемная вязкость кварковой материи достигает максимума при более низких температурах по сравнению с ядерной материей. Это новое знание помогает глубже понять поведение вещества нейтронных звезд во время их слияний.

Эти результаты также могут способствовать интерпретации будущих наблюдений гравитационных волн. Если в данных по гравитационным волнам будут обнаружены вязкие эффекты, это может указывать на образование кварковой материи при слияниях нейтронных звезд.