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    新研究有望聽見核物質相變的“聲音”

    來源:中國科學報 沈春蕾  發表時間:2022-11-2 10:34:23   瀏覽:

      一支國際聯合研究團隊利用雙中子星并合過程中的引力波輻射特性研究核物質轉變,取得了重要進展。相關研究成果近日發表于《物理評論快報》,并被美國物理學會《物理》雜志作為亮點報道。

      有研究預測,在每立方厘米萬億千克的極高密度物質中,夸克可以從亞原子粒子中釋放出來。這種夸克物質被認為存在于宇宙極早期(宇宙誕生一毫秒以內),也可能形成于中子星內部或是并合產物中。不過,迄今尚未發現這種奇特的物質狀態。

      論文第一作者及通訊作者、中國科學院紫金山天文臺(以下簡稱紫金山天文臺)博士研究生黃永嘉及其導師、紫金山天文臺研究員范一中,與日本多位教授合作,通過數值模擬揭示雙中子星并合過程中引力波輻射的一個新特征,并預測這一過程可以被第三代地面引力波探測器探測到。

      數值模擬顯示,雙中子星并合后如果不立即塌縮成為黑洞,那么將形成快速較差轉動的超重中子星,輻射強烈的引力波,并表現出一些特征譜峰。隨著并合過程中系統核心密度的升高,強子物質如果向夸克物質轉變,則會導致引力波的頻率突然下降,確切的下降取決于夸克模型的狀態方程。

      據黃永嘉介紹,研究團隊首次研究了雙中子星并合過程中夸克-強子渡越狀態方程的性質。低密度時,體系由強子物質主導;當夸克物質達到飽和,狀態方程快速硬化,釋放更多壓力。當并合系統的最大密度在渡越區時,系統整體變得更松散,其引力波頻率也比強子系統的低。定量計算表明,第三代引力波探測器可以有效探測到這一引力波輻射頻率的降低?!段锢怼冯s志的報道稱,該研究有望聽見核物質相變的“聲音”。

      黃永嘉向《中國科學報》解釋道:“這里使用聽見聲音來類比引力波觀測,一是雙星并合的引力波頻率(幾十到幾千赫茲)和人耳聽見的聲音頻率類似,二是引力波的定位方式和人通過兩個耳朵辨別源的方法是相似的?!?/span>

      相關論文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.181101

      (原載于《中國科學報》 2022-11-02 第1版 要聞)
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