Ученые заглянули внутрь нейтронных звезд, используя квантовую физику

Моделирование нейтронных звезд с использованием квантовой хромодинамики и суперкомпьютеров позволило ученым уточнить их свойства. Результаты дают надежду на прорыв в изучении этих уникальных объектов.

Исследователи из Университета Колорадо и Массачусетского технологического института применили квантовую хромодинамику (КХД) для изучения внутренней структуры нейтронных звезд. КХД описывает взаимодействия кварков, составляющих протоны и нейтроны, и определяет свойства вещества при экстремальных условиях.  

Для описания нейтронных звезд ученые использовали метод КХД на решетке. Этот подход позволил уточнить параметры внутреннего строения звезды, включая давление и плотность. Одним из важных выводов стало предположение, что массы нейтронных звезд могут превышать две солнечные массы — это опровергает ранее принятые теоретические ограничения.  

Симуляции на суперкомпьютерах дали новый взгляд на строение нейтронных звезд, однако подтверждение этих данных требует астрофизических наблюдений. Следующий шаг — использование более мощных квантовых симуляторов, которые помогут приблизиться к разгадке тайн этих объектов.  

Квантовая хромодинамика (КХД) — это раздел физики, изучающий, как взаимодействуют кварки и глюоны, фундаментальные частицы, из которых состоят протоны, нейтроны и другие адроны. Кварки обладают уникальным свойством — «цветным зарядом», который напоминает электрический заряд, но связан не с цветом в привычном смысле, а с сильным взаимодействием. Глюоны — частицы, передающие эту силу, — «склеивают» кварки, удерживая их вместе. Особенность сильного взаимодействия в том, что кварки никогда не существуют поодиночке: их всегда объединяют в составные частицы, такие как протоны и нейтроны.  

В астрофизике квантовая хромодинамика играет ключевую роль в изучении объектов и процессов, происходящих в экстремальных условиях. Например, в нейтронных звездах, где плотность вещества достигает невероятных значений, КХД помогает понять, как ведут себя кварки и глюоны, когда обычная структура протонов и нейтронов разрушается. В таких условиях возможно образование так называемой кварк-глюонной плазмы — состояния материи, существовавшего в первые мгновения после Большого взрыва. Кроме того, КХД используется для моделирования взрывов сверхновых и процессов, связанных с образованием тяжелых элементов, которые формируются при коллапсе звездных ядер.  

КХД основывается на принципах квантовой механики и теории относительности, что позволяет объяснять поведение элементарных частиц.

Таким образом, квантовая хромодинамика помогает объяснить устройство материи на самом фундаментальном уровне и дает ученым инструменты для понимания явлений, происходящих в глубинах Вселенной.

Нейтронные звезды — одни из самых загадочных объектов во Вселенной. Их плотность в несколько раз превышает плотность атомных ядер, а диаметр составляет всего 20 км. Наблюдать их напрямую невозможно: звезды такого размера остаются невидимыми даже для самых мощных телескопов. Единственный способ изучения — моделирование на суперкомпьютерах.  

До ближайшей нейтронной звезды около 400 световых лет, и современные технологии не позволяют отправить туда исследовательскую миссию. Более того, условия внутри звезды невозможно воспроизвести на Земле. Однако развитие квантовой математики и суперкомпьютеров уже позволяет создавать модели с высокой степенью точности.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physics.

Читать далее:

Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте

Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве

Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет

Обложка: ESA

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос
В Анапе испытали устройство для сбора мазута со дна моря
Наука
Филиппинские физики создали дешевые жидкие линзы из обычной воды
Наука
Perplexity вслед за OpenAI заявила в суде о желании приобрести Chrome
Новости
В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки
Наука
Посмотрите на самое подробное изображение Солнца, сделанное зондом Solar Orbiter
Космос