Международная группа физиков провела исследование, в ходе которого нейтронные звёзды использовались как естественные лаборатории для проверки гипотезы о существовании пятой фундаментальной силы. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Учёные рассматривали возможность существования так называемых скалярных бозонов — гипотетических частиц, которые могли бы переносить неизвестную ранее фундаментальную силу, не входящую в Стандартную модель. Предполагалось, что такие частицы способны взаимодействовать с нуклонами в недрах нейтронных звёзд, унося часть энергии и ускоряя их охлаждение. Проверить этот процесс в земных условиях невозможно из-за высокой плотности материи звёзд и ограничений лабораторных установок.
Авторы исследования смоделировали эволюцию нейтронных звёзд от момента гравитационного коллапса до стадии остывших объектов. Полученные расчёты были сопоставлены с наблюдаемыми температурами реальных нейтронных звёзд. Если бы скалярные бозоны действительно активно взаимодействовали с веществом, поверхности этих звёзд оказались бы заметно холоднее. Однако такого эффекта зафиксировано не было.
Результаты анализа позволили существенно сузить диапазон параметров, в которых могла бы проявляться новая сила. Учёные пришли к выводу, что возможное взаимодействие скалярных частиц с нуклонами как минимум в десять раз слабее, чем предполагалось ранее. Это означает, что целый ряд теорий, допускающих активное участие этих частиц в эволюции звёзд, можно исключить. При этом исследователи подчёркивают, что нейтронные звёзды подтвердили свою ценность как инструмент для проверки предельных законов физики за пределами земных лабораторий.