Neutronová hvězda - magnetar, představa umělce, znázorněno i magnetické pole. Zdroj: NASA/Wikipedia, licence obrázku public domain

Silná interakce mezi neutrony je na velmi malých vzdálenostech odpudivá

Alespoň to tvrdí nový výzkum z MITu a z výsledků se odvozuje i nový popis fungování neutronových hvězd.

Působí to celé dost překvapivě, protože silná interakce k sobě lepí nejen částice v atomovém jádře (tj. drží pohromadě útvar složený z neutronů i stejně elektricky nabitých protonů), ale navíc spojuje kvarky i v samotných protonech a neutronech. Mělo by se tedy jednat o přitažlivou interakci na všech úrovních, alespoň těch „nadkvarkových“.
Na MIT uvádějí, že jejich nový výzkum popisuje situaci, kdy jsou nukleony přimáčknuty těsně na sebe, ještě více než v atomovém jádru. Taková situace v pozemských podmínkách nenastává, ale nejspíš odpovídá neutronové hvězdě nebo jiných extrémně hustým objektům.
Dost nečekané výsledky jsou založeny na analýze dat z urychlovačů. Docílit interakcí mezi protony a/nebo neutrony na potřebně malých vzdálenostech je obtížné i v urychlovačích. Občas se nějakému rychlému elektronu podaří do nukleonu ťuknout tak, že k příslušné situaci dojde, taková interakce se pak dá zjistit (odlišit) měřením hybnosti. Teprve v posledních letech jsou k dispozici technologie (zejména detektory), které umožňují takový typ srážek vůbec zaznamenat, respektive dokázat separovat z jiných dat. Na urychlovači CLAS v Jeffersonově laboratoři nyní takto vědci analyzovali údaje ze srážek biliard (qaudrilllions, 10 na 15) elektronů. Elektronové paprsky interagovaly s fóliemi ze železa, hliníku, olova a uhlíku, tj. pokusy zahrnují chování jader s dost různými poměrem protonů a neutronů. Z nich šlo (podle hybnosti) izolovat situace, kdy se dva nukleony nacházely těsně vedle sebe. Jeden z autorů studie Or Hen o nich vzletně hovoří jako o „kapičkách neutronových hvězd“.
Na velmi malých vzdálenostech se silná interakce stává prakticky nepopsatelnou, může vyvolávat přitahování i odpuzování, uvádí tiskové zpráva z MITu. Konkrétně: příslušné „snímky“ jednotlivých interakcí autoři výzkumu seřadili podle hybnosti. Na velmi krátkých vzdálenostech (vysokých hybnostech) se prý vyskytovalo méně párů neutron-neutron, z čehož má vyplývat, že ty silná interakce od sebe za uvedených podmínek odstrkuje. Právě tento jev možná může za to, proč se neutrony v neutronové hvězdě nepřiblíží ještě víc a nějaká rovnováha vznikne ještě před totálním gravitačním kolapsem. Ve vnějších vrstvách neutronové hvězdy, kde se ještě vyskytuje více protonů, se proton a neutron k sobě mohou přimáčknout ale podstatně víc.
Zjištěné chování silné interakce prý odpovídá jednomu z již dříve navržených 18 teoretických modelů navržených na Argonne National Laboratory (Argonne V18). Příslušný model by tak měl umožňovat výpočty vlastností neutronových hvězd. Možná se přitom půjde obejít i bez výpočtů zahrnují interakce na úrovni kvarků a gluonů (nosičů silné interakce) a omezit se na samotné nukleony. Protony a neutrony si – alespoň podle nové studie – zachovávají i za obřích tlaků svou strukturu, nemění se na „pytle kvarků“. Jádro neutronové hvězdy by pak v jistém ohledu bylo mnohem jednodušší, než se dosud předpokládalo.
Pod výzkumem publikovaným v Nature jsou podepsáni také vědci z Hebrew University, Tel-Aviv University, Old Dominion University, CLAS Collaboration, a CEBAF Large Accelerator Spectrometer (urychlovač částic v Jefferson Laboratory Newport News, Virginia).

Probing the core of the strong nuclear interaction, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2021-6, https://nature.com/articles/s41586-020-2021-6
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology/Phys.org

Poznámka PH: Ovšem ono se uvádí, že silná interakce se vzdáleností roste (tedy v měřítcích, kde vůbec působí). To je samo o sobě natolik antiintuitivní, že už pak to, že na ultramalých vzdálenostech je někdy přitažlivá a někdy odpudivá, už není (subjektivně) o nic podivnější.

Pentadiamant – ještě tvrdší a přitom lehký uhlík s podivně kombinovanými vazbami

V diamantu je uhlík vázán k dalším 4 atomům uhlíku, v dalších modifikacích uhlíku tomu …

One comment

  1. Tipnul bych si ze velikost (vyska) te odpudive bariery mezi neutrony bude mit nejaky limit a pri jeho prekroceni se neutrony spoji a vytvori pytel kvarku, takze furt je nadeje na strangeletovou hvezdu, i kdyz se to mozna pak uz prehoupne a hned vznika cerna dira.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close