Результаты, полученные с помощью высокоточных детекторов частиц на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), дают новое представление о взаимодействиях, происходящих в ядрах нейтронных звезд, и предлагают физикам альтернативный способ поиска нарушений фундаментальных симметрий во Вселенной. Статья, описывающая исследование, опубликована в Nature Physics.
Прецизионные измерения показывают, что энергия, удерживающая вместе компоненты самого простого ядра «странной материи», известного как «гипертритон», больше, чем полученная в предыдущих, менее точных экспериментах. Этот результат имеет важное астрофизическое значение для понимания свойств нейтронных звезд, где, по прогнозам, распространено присутствие частиц, содержащих так называемые «странные» кварки.
Магнетар (нейтронная звезда, обладающая исключительно сильным магнитным полем) в представлении художника. Credit: ESO/L. Calçada
Вторым измерением был поиск разницы между массой гипертритона и его аналога антиматерии, антигипертритона. Физики никогда не находили массовых различий между партнерами по материи и антивеществу, поэтому увидеть их было бы большим открытием. Это стало бы свидетельством нарушения CPT-инвариантности – одновременного нарушения трех фундаментальных симметрий в природе, относящихся к обращению заряда, четности (зеркальной симметрии) и времени.
«Но никто не искал нарушения СРТ в гипертритоне и антигипертритоне, потому что до нас никто не мог», – заявил Чжанбу Сюй, один из лидеров эксперимента на RHIC, в котором проводилось исследование гипертритона.
Результаты команды не выявили существенной разницы в массе между партнерами по веществу-антивеществу, исследованными на RHIC, поэтому до сих пор нет доказательств нарушения CPT. Но тот факт, что физики смогли провести такие измерения, является свидетельством замечательных возможностей их детектора.
Тем не менее, усилия не были бесполезны. Когда физики посмотрели на результаты для энергии связи гипертритона, она оказалась больше, чем обнаружили предыдущие измерения в 1970-х годах.
Внутренние компоненты детектора STAR на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (справа) позволяют ученым проследить следы от триплетов частиц распада, собранных во внешних областях детектора (слева), до их происхождения в редкой «антигипертритонной» частице, которая распадается только вне зоны столкновения. Измерения импульса и известной массы продуктов распада могут затем использоваться для расчета массы и энергии связи родительской частицы. То же самое для гипертритона (который распадается на разные «дочерние» частицы) позволяет проводить точные сравнения вещества и антивещества. Credit: Brookhaven National Laboratory
«Гипертритон весит меньше, чем сумма его частей, потому что часть его массы преобразуется в энергию связи компонентов. Эта энергия действительно является мерой силы взаимодействий в гиперядре, поэтому наше новое измерение может иметь важные последствия для понимания «уравнения состояния» нейтронных звезд», – сообщил исследователь проекта Цзиньхуэй Чен.
В частности, в модельных расчетах масса и структура нейтронной звезды зависят от силы этих взаимодействий.
«Наше исследование сводит проблему взаимодействия в ядре к ее простейшей форме», – заключили физики.
Источник: in-space.ru
