Sciencemag.cz
Doporučujeme
Respektive sílu silné síly, a to mezi stabilními a nestabilními částicemi. A jak to souvisí s neutronovými hvězdami?
Laura Fabbietti a její kolegové z Technické univerzity v Mnichově se speciálně zabývali silnou interakcí mezi částicemi v experimentu ALICE (A Large Ion Collider Experiment) v CERNu.
Jedním z cílů současné fyziky je popsat silnou interakci z prvotních principů, tj. určit vlastnosti této síly přímo z vlastností jednotlivých kvarků/antikvarků (mezi nimiž silná interakce působí) a gluonů (které jsou jejími nositeli). Nová studie se zaměřuje na velikost silné interakce mezi protony a hyperony – nestabilními částicemi tvořenými ze tří lehkých kvarků, z nichž alespoň jeden je podivný (strange). Hyperony se za běžných podmínek velmi rychle rozpadají na proton nebo neutron, lze je považovat za excitované běžné nukleony.
Zajímavé je, že ze základních principů kvantové chromodynamiky dokážeme lépe popsat (navrhnout velikost) silnou interakci mezi hyperony než běžnými nukleony, jenže interakce mezi nestabilními hyperony zase těžko měřit. Aktuální výzkum dokázal s velkou přesností měřit alespoň interakci mezi protony a hyperony, což umožní dále srovnávat teoretické modely a experimentální výsledky dosažené na velkém hadronovém urychlovači. Použitou metodou měření je tzv. femtoskopie (podle femtometru, tj. přesnost, k níž technika dohlédne). Tímto způsobem se podařilo změřit dokonce i silnou interakci u hyperonu omega, který je v této třídě částic nejvzácnější; skládá se ze tří podivných kvarků.
Část astrofyziků předpokládá, že hyperony by mohly vznikat z neutronů uvnitř neutronových hvězd – i když názory na povahu hmoty uvnitř neutronových hvězd se různí. Od určité hustoty (tlaku) by hyperony mohly být stabilní. Podle jiných představ se uvnitř neutronových hvězd může nacházet speciální kvarková hmota, eventuálně pouze samotný neutronový plyn (eventuálně v různých kombinacích, v různě hmotných neutronových hvězdách může být jádro různé atd.).
Každopádně síly působící mezi částicemi budou mít přímý vliv na to, jak bude neutronová hvězda o určité hmotnosti po svém vzniku velká. Přesnější vztah mezi rozměry a hmotností neutronových hvězd zatím kupodivu neznáme…
ALICE Collaboration, Unveiling the strong interaction among hadrons at the LHC, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-3001-6
Zdroj: Technical University Munich / Phys.org a další
