【博科园】可以产生夸克-胶子等离子体！，研究表明：中子星的合并
中子星是宇宙中密度最大的天体之一 ， 如果我们半径为70万公里的太阳是一颗中子星 ， 那么它的质量将被凝聚成半径约为12公里近乎完美的球体 。 当两颗中子星碰撞并合并成一颗超大质量中子星时 ， 新天体核心中的物质变得非常热和致密 。 根据物理计算 ， 这些条件可能导致强子 ， 如中子和质子 ， 溶解到它们的夸克和胶子成分中 ， 从而产生夸克-胶子等离子体 。
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2017年首次发现合并中子星发出的引力波信号 ， 该信号不仅提供了有关引力性质的信息 ， 还提供了有关物质在极端条件下的行为信息 。 然而 ， 当这些引力波在2017年首次被发现时 ， 它们并没有被记录到汇合点以外 。 这就是法兰克福物理学家的研究开始的地方 ， 他们模拟了合并中子星和合并的产物 ， 以探索从强子到夸克-胶子等离子体转变的条件 ， 以及这将如何影响相应的引力波 。
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图示：两颗合并中子星的计算机模拟 ， 它与一张来自重离子碰撞的图像混合在一起 ， 以突出天体物理和核物理的联系 。
结果是：在合并的特定后期阶段 ， 发生了到夸克-胶子等离子体的相变 ， 并在引力波信号上留下了明显的特征信号 。 歌德大学卢西亚诺·雷佐拉(LucianoRezzolla)教授对此深信不疑：与之前的模拟相比 ， 我们在引力波中发现了一个明显更清晰的特征 。 如果这个特征出现在中子星合并中接收到的引力波中 ， 将有一个明确的证据 ， 证明目前的宇宙中存在夸克-胶子等离子体 。
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探测到GW170817中子星双星系统中的引力波 ， 为研究核饱和密度以上物质的性质打开了一扇新窗口 。 密度达到核物质的几倍 ， 温度高达100MeV ， 这样的合并也代表着从受限强子物质到非禁闭夸克物质的相变(PT)潜在地点 。 虽然在GW170817中缺乏合并后的信号 ， 使得无法对这种情况进行实验评估 ， 但两项理论研究已经探索了中子星双星系统合并中PTS的合并后引力波特征 。
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研究通过呈现PT发生的新特征来扩展和完善这幅图 ， 更具体地说 ， 使用完全广义相对论流体动力学模拟 ， 并采用包括PT的适当构造的状态方程 ， 提出了“延迟PT”的出现 ， 即合并后一段时间才发展起来的PT ， 并产生具有夸克物质核心的亚稳天体 ， 即超质量混合星 。 因为在这种情况下 ， 合并后的信号 ， 显示出两个截然不同的基本引力波频率（PT之前和之后）相关的信号 ， 有望成为迄今为止最强和最干净的信号之一 ， 也是目前宇宙中产生夸克物质的最好信号之一 。
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博科园｜研究/来自：美因河畔法兰克福歌德大学
研究发表期刊《物理评论快报》
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