17.08.2011

Физики предсказали нейтроны в форме куба

Два астрофизика из Германии и Испании провели расчёты, которые показали, что при очень высокой плотности упаковки нейтроны могут переходить от сферической к кубической конфигурации. Учёные даже отыскали в космосе нейтронную звезду, способную заставить частицы принять такую форму.

Нейтроны постепенно приходят к почти идеальной кубической форме (иллюстрация Felipe Llanes-Estrada, Gaspar Moreno Navarro)

Внутри атомного ядра протоны и нейтроны (условно) занимают 74% объёма. То есть частицам там довольно тесно. Такая же плотность упаковки нейтронов присутствует внутри нейтронных звёзд. Однако учёные полагают, что в некоторых космических объектах частицы под высоким давлением вполне могут занять все 100% объёма, приняв форму кубов.

Нейтронный вырожденный газ уравновешивает силы тяготения звезды, не давая ей превратиться в чёрную дыру. Согласно расчётам учёных, нейтронная звезда становится чёрной дырой, если её масса превышает две массы Солнца (иллюстрация NASA/JPL-Caltech)

Первое, что приходит в голову, – центр нейтронных звёзд. Но вот в чём проблема: большинство этих космических объектов обладают массой, примерно равной 1,4 массы Солнца, а её недостаточно для того, чтобы создать нужное для сплющивания нейтронов давление.

Верхняя граница по массе (те самые два Солнца) не оставляет слишком много места для образования нейтронов-кубиков. Однако астрономы всё же нашли объект, который в теории может обладать теми самыми кубическими частицами, – это нейтронная звезда PSR J1614-2230 из созвездия Скорпиона. Её масса составляет рекордные 1,97 солнечных.

Пока статья немца и испанца опубликована на портале препринтов arXiv.org. Наблюдения за PSR J1614-2230 и другими объектами могут опровергнуть или подтвердить приведённые в ней выводы. Ведь если в самой массивной нейтронной звезде частицы находятся в кубической конфигурации, то это сказывается, к примеру, на её плотности и угловой скорости вращения.

Впрочем, Wired приводит и другой вариант развития событий – при таких высоких давлениях нейтроны перестают быть отдельными частицами и их границы «размываются». В этом случае представление о них как о кубиках не имеет совершенно никакого смысла.

Юлия Рудый,

Источники:

1. MEMBRANA