Учёным впервые удалось получить эмпирические данные о поведении кварков в сверхплотной материи, используя наблюдения за нейтронными звёздами. Исследование открывает новые возможности для изучения кварковой материи.
При экстремально высоких плотностях кварки, подобно электронам в сверхпроводнике, образуют пары — явление, известное как цветовая сверхпроводимость. Хотя прямой расчёт силы этого спаривания кварков в условиях цветовой сверхпроводимости затруднителен, учёные давно установили её связь с давлением в сверхплотной материи.
Исследователи использовали данные, полученные с помощью рентгеновской обсерватории NICER, гравитационно-волновых детекторов LIGO/Virgo и наземных радиотелескопов. Эти наблюдения позволили определить размеры нейтронных звёзд и характер их деформации при слиянии, что подтвердило статус нейтронных звёзд как самых плотных наблюдаемых объектов во Вселенной.
Проведя статистический анализ измерений, учёные смогли определить диапазон возможных давлений при плотностях, характерных для кварковой материи. Сравнив полученные значения с теоретическими расчётами давления без учёта цветовой сверхпроводимости, исследователи впервые установили верхнюю границу силы цветового сверхпроводящего спаривания.
«Теоретические физики изучают цветовую сверхпроводимость уже более двух десятилетий, но только сейчас мы получили первые эмпирические ограничения на силу спаривания в цветовых сверхпроводниках», — отмечается в исследовании. Это достижение открывает новое направление в изучении физики кварковой материи с помощью астрофизических наблюдений за нейтронными звёздами.