Симметрия между веществом и антивеществом и устройство нейтронных звезд

Симметрия между веществом и антивеществом и устройство нейтронных звезд

Экзотические атомные ядра, называемые гиперядрами, обнаруженные с помощью детектора STAR, подтвердили симметрию между веществом и антивеществом. Результат также может указывать на внутреннее устройство нейтронных звезд.

Экзотические атомные ядра, называемые гиперядрами,
обнаруженные с помощью детектора STAR, подтвердили симметрию
между веществом и антивеществом. Результат также может указывать
на внутреннее устройство нейтронных звезд, — пишет sciencenews.org со
ссылкой на
Nature
Physics.

Экзотическая версия атомного ядра выполняет двойную функцию.
Исследование гипертритона одновременно подтверждает основную
симметрию природы и потенциально раскрывает новое понимание того,
что скрывается внутри сверхплотных нейтронных звезд.

Гипертритон является двойником антигипертритона — антиматерной
версии ядра. Оба гиперядра имеют одинаковую массу.

Гиперядро ​​- это атомное ядро, в котором протон или нейтрон были
заменены частицей, называемой гипероном. Подобно протонам и
нейтронам, гиперон состоит из трех меньших частиц, называемых
кварками. В то время как протоны и нейтроны содержат общие
разновидности, известные как восходящие и нисходящие кварки,
гипероны более необычны. Они содержат по крайней мере один кварк
типа, называемого странным кварком.

Сопоставление масс гипертритонов и антигипертритонов подтверждает
прочную основу физической основы, известной как СРТ-симметрия.
Чтобы визуализировать такую ​​симметрию, представьте себе, что вы
берете Вселенную и обмениваете все частицы на их антивещества,
переворачиваете ее в зеркале и бежите назад. Физики считают, что,
если бы вы могли это сделать, Вселенная вела бы себя так же, как
и ее не перевернутая версия. Если бы было обнаружено, что
симметрия СРТ не выполняется, физики должны были бы пересмотреть
свои теории о Вселенной.

До сих пор ученые не нашли никаких намеков на нарушение
СРТ-симметрии, но никогда ранее они не проверяли ее в ядрах,
содержащих странные кварки. «Вполне было возможно, что нарушение
этой симметрии скрывалось бы в этом маленьком уголке Вселенной и
никогда не было обнаружено до сих пор, — говорит физик Деклан Кин
из Кентского государственного университета в Огайо. Но равные
массы гипертритонов и антигипертритонов, обнаруженные в
экспериментах на релятивистском коллайдере тяжелых ионов RHIC в
Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне (Нью-Йорк)
означают, что СРТ-симметрия сохранилась.

В столкновениях ядер золота на RHIC Кин и его коллеги
идентифицировали гиперядра путем поиска частиц, образующихся при
распаде гиперядер внутри STAR-детектора весом 1200 метрических
тонн. В дополнение к подтверждению преобладания симметрии СРТ,
исследователи определили, сколько энергии потребуется для
высвобождения гиперона из гиперядра: около 0,4 миллиона
электрон-вольт. Предыдущие измерения, которым уже десятки лет,
предполагали, что величина, называемая энергией связи ядра, была
значительно ниже, причем измерения в основном были ниже 0,2
миллиона электрон-вольт. (Для сравнения, энергия связи ядра,
состоящего из протона и нейтрона, составляет около 2,2 миллиона
электрон-вольт.)

Новое число может изменить понимание учеными нейтронных звезд —
остатков взорвавшихся звезд, которые превращают массу,
превышающую массу Солнца, в шар, по ширине равный длине
Манхэттена. Сердца нейтронных звезд настолько плотны, что
невозможно воссоздать это вещество в лабораторных экспериментах,
говорит Морган Фортин из Астрономического центра имени Николая
Коперника Польской академии наук в Варшаве. Итак, «есть большой
вопрос, что находится в самом центре нейтронных звезд».

Некоторые ученые считают, что ядра нейтронных звезд могут
содержать гипероны. Но присутствие гиперонов смягчило бы вещество
внутри нейтронных звезд. Более мягкие нейтронные звезды легче
падали бы в черные дыры, поэтому не могли бы стать такими
массивными, какими являются. Эта особенность затрудняет
согласование потенциального присутствия гиперонов с размерами
нейтронных звезд, которые достигают примерно двух солнечных масс.

Но измеренная высокая энергия связи гиперона помогает
поддерживать идею о заполненном гипероном центре нейтронных
звезд. Результат предполагает, что взаимодействия гиперонов с
нейтронами и протонами сильнее, чем считалось ранее. Это
расширенное взаимодействие означает, что нейтронные звезды с
гиперонами более жесткие и могут достигать больших масс, говорит
Фортин. Так что нейтронные звезды могут иметь странные
сердца.

[Фото: sciencenews.org]

Источник: www.sciencenews.org

Источник: scientificrussia.ru