اثبات وجود پلاسمای کوارک-گلوئون با امواج گرانشی

0
949

بیگ بنگ: مدل‌های رایانه‌ای از ادغام ستاره‌های نوترونی می‌توانند نشانه‌های تازه‌ای از چگونگی ایجاد «امواج گرانشی» را پیش‌بینی کرده و بگوید این رویداد سهمگین چه زمانی به وقوع می‌پیوندد.

Two Merging Neuron Stars scaled
مونتاژ شبیه‌سازی رایانه‌ای از دو ستاره نوترونیِ در حال ادغام

به گزارش بیگ بنگ، ستاره‌های نوترونی از جمله متراکم‎ترین اجرام در کیهان به شمار می‌روند. اگر خورشیدِ ما با شعاع فعلی‌اش که 700 هزار کیلومتر است، به یک ستاره نوترونی تبدیل می‌شد، جرمش در گویِ کاملی با شعاع حدود 12 کیلومتر جای می‌گرفت. وقتی دو ستاره نوترونی با هم برخورد کرده و به ستاره نوترونیِ ابَرغول‌پیکر تبدیل می‌شوند، مادۀ موجود در هسته آنها به شدت داغ و متراکم می‌شود. بر اساس محاسبات فیزیکی، این شرایط می‌تواند باعث پیدایش موادی مثل نوترون و پروتون شود؛ این ذرات معمولاً در همه جا یافت می‌شوند؛ این ذرات به اجزای سازندۀ خود یعنی کوارک‌ها و گلوئون‌ها تقسیم شده و پلاسمای کوارک-گلوئون به وجود می‌آورند.

این شبیه‌سازی، تراکم ماده معمولی (عمدتاً نوترون‌ها) را به رنگ زرد-قرمز نشان می‌دهد. مدتی کوتاه پس از اینکه دو ستاره ادغام شدند، بخش مرکزیِ کاملاً متراکم به رنگ سبز درمی‌آید؛ که شکل‌گیریِ پلاسمای کوارک-گلوئون را به تصویر می‌کشد. در سال 2017، محققان برای نخستین‌بار دریافتند که ستاره‌های نوترونیِ در حال ادغام نوعی سیگنال موج گرانشی به بیرون انتشار می‌دهند که می‌تواند در زمین، شناسایی شود. این سیگنال نه تنها اطلاعاتی در خصوص ماهیت گرانش فراهم می‌کند، بلکه می‌تواند رفتار ماده تحت شرایط سخت و ناگوار را افشاء کند. وقتی این امواج گرانشی برای نخستین‌بار در سال 2017 کشف شدند، در آن سوی نقطه ادغام ثبت نشده بودند.

Quark Gluon Plasma Forms scaled
مدتی کوتاه پس از ادغام دو ستاره نوترونی، پلاسمای کوارک گلوئون در مرکز جرم جدید پدید می‌آید. زرد قرمز: ماده معمولی (عمدتاً نوترون).

اینجاست که کارهای تحقیقاتیِ فیزیکدان‌های فرانکفورت آغاز می‌شود. آنها ستاره‌های نوترونیِ در حال ادغام و محصول این فرایند ادغام را شبیه‌سازی کردند تا شرایطی را که تحت آنها گذار از هادرون به پلاسمای کوارک-گلوئون اتفاق می‌افتد، بررسی نمایند. هدف دیگرشان این بود که ببینند این چه تاثیری بر امواج گرانشی می‌گذارد. نتیجه چه شد؟ مرحله آخر حیاتِ جرم ادغام‌شده اتفاق افتاد و نشانه‌های خوبی از سیگنال موج گرانشی بر جای ماند.

پروفسور «لوسیانو رزولا» از دانشگاه گوته فرانکفورت متقاعد شده و می‌گوید: «ما در مقایسه با شبیه‌سازی‌های قبلی، نشانۀ تازه‌ای در امواج گرانشی کشف کرده‌ایم که کشف آن کار دشواری نیست. اگر این نشانه در آن دسته از امواج گرانشی اتفاق بیفتد که در اثر ادغام ستاره‌های نوترونی در آینده دریافت می‌کنیم، قطعاً شواهد بهتری در خصوص ایجاد پلاسمای کوارک-گلوئون در جهان حاضر بدست خواهیم آورد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.