A veces, las estrellas de neutrones chocan entre sí, produciendo los elementos más pesados, como la plata y el oro. Por lo tanto, las estrellas de neutrones y sus colisiones son laboratorios únicos para estudiar las propiedades de la materia con densidades muy superiores a las que se encuentran dentro de los núcleos atómicos.
Los experimentos de colisión de iones pesados que utilizan aceleradores de partículas son un método complementario para producir y explorar materia a altas densidades y en condiciones extremas.
Los avances recientes en la astronomía de mensajes múltiples han permitido al equipo de investigación internacional, que incluye científicos de Alemania, los Países Bajos, los Estados Unidos y Suecia, obtener nuevos conocimientos sobre las interacciones fundamentales en la materia nuclear. Al combinar datos de experimentos con iones pesados, Mediciones de ondas gravitacionalesY otras observaciones astronómicas restringidas por científicos Las propiedades de la materia nuclear se encuentran en el interior de las estrellas de neutrones.
Sabrina Huth, Instituto de Física Nuclear de la Universidad Técnica de Darmstadt, Él dijoY el «Combinar el conocimiento de la teoría nuclear, el experimento nuclear y las observaciones astrofísicas es esencial para iluminar las propiedades de la materia rica en neutrones en la escala de densidad completa investigada en estrellas de neutrones. Encontramos que las restricciones de las colisiones de iones de oro con aceleradores de partículas muestran una notable consistencia con las observaciones astrofísicas a pesar de que se obtienen de formas muy diferentes. «
En este estudio, los científicos incorporaron información obtenida en colisiones de iones pesados en un marco que combina observaciones astronómicas de señales electromagnéticas, mediciones de ondas gravitacionales y cálculos astrofísicos de alto rendimiento con cálculos teóricos de física nuclear.
Los autores utilizaron datos de experimentos de colisión de iones de oro en el GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung en Darmstadt, así como en el Laboratorio Nacional Brookhaven y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en los Estados Unidos, en su procedimiento de varios pasos que analiza las limitaciones de la teoría nuclear y las observaciones astrofísicas, como masa de la estrella de neutrones Mediciones de observaciones de radio e información de la estructura interna de la estrella de neutrones.
Se habilitaron restricciones adicionales en la región de densidad donde la teoría nuclear y las observaciones astrofísicas son menos sensibles al incluir datos de colisiones de iones pesados en el análisis. Esto ha ayudado a desarrollar un conocimiento más completo de la materia densa. Las restricciones mejoradas de las colisiones de iones pesados deberían ayudar a cerrar la brecha entre la teoría nuclear y las futuras observaciones astrofísicas al proporcionar datos complementarios.
Los experimentos que analizan densidades más altas y reducen la incertidumbre experimental, en particular, ofrecen muchas esperanzas de proporcionar nuevas restricciones sobre las características de las estrellas de neutrones. En los próximos años, se pueden incorporar al marco nuevos conocimientos de cualquier aspecto para aumentar nuestra comprensión de la materia densa.
Referencia de la revista:
- Huth, S., Pang, PTH, Tews, I. et al. Restricción de la materia de estrellas de neutrones por colisiones microscópicas y macroscópicas. Naturaleza 606, 276–280 (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04750-w
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