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Le onde gravitazionali potrebbero dimostrare l'esistenza del plasma a quark-gluone
I modelli al computer di fusione delle stelle di neutroni predicono come dire quando ciò accade
Goethe University di Francoforte
Charles Rotter
Le stelle di neutroni sono tra gli oggetti più densi nell'universo. Se il nostro Sole, con il suo raggio di 700.000 chilometri fosse una stella di neutroni, la sua massa sarebbe condensata in una sfera quasi perfetta con un raggio di circa 12 chilometri. Quando due stelle di neutroni si scontrano e si fondono in una stella di neutroni iper-massiccia, la materia nel nucleo del nuovo oggetto diventa incredibilmente calda e densa. Secondo i calcoli fisici, queste condizioni potrebbero causare adroni come neutroni e protoni, che sono le particelle normalmente presenti nella nostra esperienza quotidiana, dissolvendosi nei loro componenti di quark e gluoni e producendo così un plasma di quark-gluone.
Le stelle di neutroni sono tra gli oggetti più densi nell'universo. Se il nostro Sole, con il suo raggio di 700.000 chilometri fosse una stella di neutroni, la sua massa sarebbe condensata in una sfera quasi perfetta con un raggio di circa 12 chilometri. Quando due stelle di neutroni si scontrano e si fondono in una stella di neutroni iper-massiccia, la materia nel nucleo del nuovo oggetto diventa incredibilmente calda e densa. Secondo i calcoli fisici, queste condizioni potrebbero causare adroni come neutroni e protoni, che sono le particelle normalmente presenti nella nostra esperienza quotidiana, dissolvendosi nei loro componenti di quark e gluoni e producendo così un plasma di quark-gluone.
Nel 2017 è stato scoperto per la prima volta che la fusione di stelle di neutroni invia un segnale d'onda gravitazionale che può essere rilevato sulla Terra. Il segnale non fornisce solo informazioni sulla natura della gravità, ma anche sul comportamento della materia in condizioni estreme. Quando queste onde gravitazionali sono state scoperte per la prima volta nel 2017, tuttavia, non sono state registrate oltre il punto di fusione.
È qui che inizia il lavoro dei fisici di Francoforte. Hanno simulato la fusione di stelle di neutroni e il prodotto della fusione per esplorare le condizioni in cui si verificherebbe una transizione dagli adroni a un plasma di quark-gluone e in che modo ciò influenzerebbe la corrispondente onda gravitazionale. Il risultato: in una specifica fase tardiva della vita dell'oggetto unito si è verificata una transizione di fase verso il plasma quark-gluone che ha lasciato una chiara e caratteristica firma sul segnale dell'onda gravitazionale.
Il professor Luciano Rezzolla dell'Università di Goethe è convinto: “Rispetto alle simulazioni precedenti, abbiamo scoperto una nuova firma nelle onde gravitazionali che è significativamente più chiara da rilevare. Se questa firma si manifesta nelle onde gravitazionali che riceveremo dalle future fusioni di stelle di neutroni, avremmo una chiara prova della creazione di plasma di quark-gluone nell'universo attuale. "
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Pubblicazione: Firme di onde gravitazionali post-fusione delle transizioni di fase nelle fusioni binarie Lukas R. Weih, Matthias Hanauske, Luciano Rezzolla, Physical Review Letters DOI 10.1103/PhysRevLett.124.171103
Video: visualizzazione della fusione di stelle di neutroni:
https://www.youtube.com/watch?v=rj-r-YA9d6E&t=1s Questa simulazione mostra la densità della materia ordinaria (principalmente neutroni) in rosso-giallo. Poco dopo che le due stelle si fondono il centro estremamente denso diventa verde, raffigurante la formazione del plasma di quark-gluone.
Le immagini possono essere scaricate qui: http://www.uni-frankfurt.de/87973606
Montaggio didascalia: montaggio della simulazione al computer di due stelle di neutroni che si fondono e si fonde con un'immagine di collisioni di ioni pesanti per evidenziare la connessione dell'astrofisica con la fisica nucleare. Credito: Lukas R. Weih e Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt) (metà destra dell'immagine da cms.cern)
Simulazione della didascalia: poco dopo che due stelle di neutroni uniscono un plasma di gluone di quark al centro del nuovo oggetto. Giallo rosso: materia ordinaria, principalmente neutroni. Credito: Lukas R. Weih e Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt)
Ulteriori informazioni:
Goethe University di Francoforte
Prof. Dr. Luciano Rezzolla
Cattedra di astrofisica teorica
Istituto di fisica teorica
Le notizie attuali su scienza, insegnamento e società sono disponibili su GOETHE-UNI online (http://www.aktuelles.uni-frankfurt.de)
La Goethe University è un'università orientata alla ricerca nel centro finanziario europeo di Francoforte sul Meno. L'università è stata fondata nel 1914 attraverso finanziamenti privati, principalmente da sponsor ebrei, e da allora ha prodotto risultati pionieristici nei settori delle scienze sociali, sociologia ed economia, medicina, fisica quantistica, ricerca sul cervello e diritto del lavoro. Ha acquisito un livello unico di autonomia il 1° gennaio 2008 tornando alle sue radici storiche come "università di fondazione". Oggi è una delle tre più grandi università in Germania. Insieme all'Università Tecnica di Darmstadt e all'Università di Magonza, è partner dell'Alleanza strategica interstatale Reno-Meno. Internet: http://www.uni-frankfurt.de
Editore: The President of Goethe University Editore: Dr. Markus Bernards, Science Editor, Dipartimento PR e comunicazione, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main
Da EurekAlert!
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