Neytron ulduzları nüvə yanacağı tükənmiş və fövqəlnova partlayışına və sonradan cazibə qüvvəsinin çökməsinə məruz qalmış köhnə ulduzların qalıqlarıdır. Onların toqquşması – və ya ikili birləşmələri – nadir olsa da, baş verdikdə, bu şiddətli hadisələr kosmos-zamanın özünü poza bilər və yer üzündə yüz milyonlarla işıq ili uzaqlıqda aşkar edilə bilən qravitasiya dalğaları yarada bilər.

Neytron-ulduz birləşməsi zamanı ulduzlar sürətlə forma dəyişir və qızdırılır, bu da onların içərisindəki maddənin vəziyyətində dəyişikliklərə səbəb olur. Birləşmə həm də kvark materiyasını yarada bilər ki , burada adətən proton və neytronların daxilində olan elementar hissəciklər kvarklar və qluonlar sərbəst buraxılır və sərbəst hərəkət etməyə başlayır.

Helsinki Universitetindən professor Aleksi Vuorinen, ayrı-ayrı neytron ulduzlarının xüsusiyyətləri haqqında anlayışımızın son illərdə necə əhəmiyyətli dərəcədə irəlilədiyini izah edir. Bununla belə, əldə edilən ən yüksək sıxlıqlarda və ya dinamik parametrlərdə nə baş verdiyini hələ də tam başa düşə bilmirik.

Vuorinen izah edir: “Neytron-ulduz birləşmələrini təsvir etmək nəzəriyyəçilər üçün xüsusilə çətindir, çünki bütün ənənəvi nəzəri alətlər bu və ya digər şəkildə zamandan asılı olan və həqiqətən ekstremal sistemlərdə parçalanır”.

Sim nəzəriyyəsi və təhrikedici QCD əsasında toplu özlülüyün müəyyən edilməsi

Neytron-ulduz birləşmələrinin tədqiqində əsas konsepsiyalardan biri , hissəciklərin qarşılıqlı təsirlərinin sistemdəki axına nə qədər güclü müqavimət göstərdiyini təsvir edən neytron-ulduz maddəsinin kütləvi özlülüyüdür .

Helsinki Universitetinin tədqiqatçıları xaricdəki həmkarları ilə birlikdə iki fərqli nəzəri metodu birləşdirərək sıx kvark maddənin kütlə özlülüyünü uğurla müəyyən ediblər. İstifadə edilən yanaşmalardan biri sim nəzəriyyəsinə, digəri isə kvant sahəsi nəzəriyyəsinin klassik metodu olan təlaş nəzəriyyəsinə əsaslanırdı .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723664124&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-neutron-star-mergers-illuminate-mysteries.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy4xMDAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl1dLDBd&dt=1723664002778&bpp=31&bdt=731&idt=31&shv=r20240812&mjsv=m202408130101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723664003%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723664003%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1536x695&nras=2&correlator=4973620752479&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2087&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C42532524%2C44795921%2C95334524%2C95334828%2C95337868%2C95338229%2C31086115%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=688202728790935&tmod=1682787150&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2F12h%2Fpage6.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Ümumiyyətlə, müxtəlif özlülüklər müəyyən bir mayenin axınının necə “yapışqan” olduğunu təsvir edir. Ən tanış nümunə, təsirləri bal və su kimi maddələrin axınında görünə bilən kəsici özlülükdür: bal yüksək özlülüyə malik olduğu üçün yavaş axır, su isə daha aşağı özlülük səbəbindən daha tez axır.

Kütləvi özlülük isə radial salınımlara məruz qalan sistemdə enerji itkisini təsvir edir, yəni onun sıxlığı dövri olaraq artıb azalır. Məhz bu cür salınımlar neytron ulduzlarında və onların birləşmələrində baş verir və bu, toplu özlülüyünü neytron ulduzlarının birləşmələri üçün ən mərkəzi nəqliyyat əmsalı edir.

Bu yaxınlarda Physical Review Letters -də nəşr olunan tədqiqatlarında kvark maddənin kütləvi özlülüyü iki yolla müəyyən edilmişdir: adətən holoqrafiya kimi adlandırılan AdS/CFT ikililiyindən və təhrif nəzəriyyəsindən istifadə etməklə.

Holoqrafiyada güclü birləşmiş kvant sahəsi nəzəriyyələrinin xassələri daha yüksək ölçülü əyri məkanda cazibə qüvvəsini öyrənməklə müəyyən edilir. Kvark maddə vəziyyətində bu, güclü nüvə qüvvəsi nəzəriyyəsi olan kvant xromodinamikasının (QCD) qarşılıqlı təsirlərinin çox güclü olduğu neytron ulduzlarının toqquşmalarında mövcud olan sıxlıq və temperaturda sistemi təsvir etməyə imkan verir. Texniki səbəblərə görə, metod QCD-ni birbaşa təsvir edə bilməz, əksinə çox oxşar xüsusiyyətlərə malik fenomenoloji modeli araşdırır.

Yeni işdə istifadə edilən digər üsul, təlaş nəzəriyyəsi, nəzəri hissəciklər fizikası tədqiqatlarında bəlkə də ən çox istifadə edilən vasitədir. Bu yanaşmada fiziki kəmiyyətlər qarşılıqlı təsirin gücünü təsvir edən nəzəriyyənin birləşmə sabitində güc sıraları kimi müəyyən edilir. Bu üsul birbaşa QCD-ni təsvir edə bilər, lakin yalnız neytron ulduzlarında olan sıxlıqlardan çox yüksək olan sıxlıqlarda tətbiq edilir .

Tədqiqatçıları sevindirən bu iki üsul çox oxşar nəticələrə gətirib çıxardı və bu, kvark maddədə kütlə özlülüyünün nüvə maddəsindəkindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı temperaturda zirvəyə çatması fikrini gücləndirdi.

Helsinkidən Akademiyanın Elmi əməkdaşı Risto Paatelainen deyir: “Bu məlumat bizə neytron-ulduz maddələrinin ikili birləşmələri zamanı davranışını anlamağa kömək edir”.

“Bu nəticələr gələcək müşahidələrin şərhinə də kömək edə bilər. Biz, məsələn, gələcək qravitasiya-dalğa məlumatlarında özlü effektlər axtara bilərik və onların olmaması neytron-ulduzların birləşməsində kvark maddənin yaradılmasını aşkar edə bilər”, – Universitetin müəllimi Niko əlavə edir. Jokela.

Ətraflı məlumat: Jesús Cruz Rojas et al, Təhlükəli QCD və Holoqrafiyadan istifadə edərək Güclü Birləşdirilmiş Kvark Materiyasının Kütləvi Özlülüyünün Təxmini, Fiziki İcmal Məktubları (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.071901

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

Helsinki Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir