Ограничения астрофизического уравнения состояния в цветовой сверхпроводящей щели
Образование пар (спаривание) кварков при чрезвычайно высокой плотности, так же как и электроны в сверхпроводнике, называется цветовой сверхпроводимостью. Силу спаривания внутри цветного сверхпроводника трудно рассчитать, и учёные давно знают связь силы с давлением плотной материи. Измерение размера нейтронных звезд и того, как они деформируются во время слияний, сообщает нам их давление и подтверждает, что нейтронные звезды действительно являются самой плотной видимой материей во Вселенной. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, чтобы вывести свойства кварковой материи при еще более высоких плотностях (где материя наверняка является цветным сверхпроводником), были использованы наблюдения нейтронных звезд. Представление о давлении и плотности в ядрах различных нейтронных звезд дали наземные радиотелескопы NICER и LIGO/Virgo.
Рис. Наземные радиотелескопы, детекторы гравитационных волн и космический рентгеновский телескоп (справа) измеряют нейтронные звезды (вверху слева, показано слияние), давая представление о спаривании разноцветных кварков в плотной материи (внизу слева). Автор: Рэйчел Штайнхорст, NASA/Роскосмос и Caltech/MIT/LIGO Lab.
Учёные знают, каким было бы давление кварковой материи при таких высоких плотностях без учета спаривания кварков, поэтому диапазон возможного отклонения от этой базовой линии предоставил диапазон эффектов спаривания, которые согласуются с наблюдениями. Это позволило извлечь эмпирические границы силы цветного сверхпроводящего спаривания.
Физики-теоретики изучали цветную сверхпроводимость более двух десятилетий. Однако связь этого исследования с наблюдениями нейтронных звезд является первым эмпирическим ограничением на силу спаривания цветных сверхпроводников. Это открывает новые границы исследований для использования астрофизики нейтронных звезд для изучения физики кварковой материи.
