Кубики нейтронов: Под давлением
Не секрет, что протоны и нейтроны, составляя ядра атомов, упакованы довольно плотно: лишь около 26% объема ядра остается незаполненным. Сходной плотности достигает и вырожденный нейтронный газ внутри нейтронных звезд, гравитация которых так сильна, что даже атомы не выдерживают. Электроны «падают» на протоны, и все вещество состоит из одних лишь нейтронов.
Но и это не предел: согласно опубликованной недавно работе европейских физиков Фелипе Ллэйнс-Эстрада (Felipe Llanes-Estrada) и Гаспара Морено Наварро (Gaspar Moreno Navarro), плотность упаковки нейтронов может оказаться еще выше. По их расчетам, при огромном давлении сферическая симметрия нейтронов переходит в кубическую, что позволяет им упаковываться на манер кубической кристаллической решетки, с плотностью, приближающейся к 100%.
Если говорить о том, возможен ли подобный переход в природе, и где конкретно он может происходить, то, конечно, первым делом на ум приходят центральные области нейтронных звезд. Но и этого адского давления может быть недостаточно. Дело в том, что большинство из них имеют массу порядка 1,4 солнечной, чего, по расчетам, для достижения нужного давления недостаточно. Теоретический предел — менее 2,5 масс Солнца. Все тяжелее этого уровня уже станет черной дырой, а происходящее с веществом в них — уже совсем другая история. Эти границы оставляют не слишком много возможностей для появления «кубических нейтронов».
Впрочем, имеются и подходящие кандидаты. Обнаруженная в прошлом году в созвездии Скорпион нейтронная звезда PSR J1614−2230 — самая тяжелая из известных — имеет массу около 1,97 солнечной. Эта величина, по расчетам авторов, вполне подходит для того, чтобы в недрах звезды произошла смена симметрии нейтронов на кубическую.
Чтобы установить, действительно ли это происходит, вовсе необязательно физически заглядывать вглубь звезды. Изменение «формы» нейтронов и, как следствие, возросшая плотность вещества, должны оказывать заметное влияние на ее поведение, в том числе и скорость вращения. Это, в принципе, позволяет надеяться, что после того, как это возможное влияние будет оценено, с помощью имеющихся телескопов мы сравним параметры самой крупной нейтронной звезды с расчетными — и узнаем, могут ли нейтроны «принимать форму кубика».
Кстати, по некоторым данным, на бесконечных просторах Вселенной могут существовать звезды и еще более плотные, нежели нейтронные. Читайте: «Кварковая гипотеза».
По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog