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
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости