«پاستای هسته‌ای» ۱۰ میلیارد برابر قوی‌تر از فولاد

بیگ بنگ: شکل واقعأ عجیبی از ماده که در اشیاء فوق متراکم مثل ستارگان نوترونی یافت می‌شود به نظر داوطلب خوبی برای قوی‌ترین ماده در جهان باشد. براساس محاسبات جدید، این ماده ۱۰ میلیارد برابر قوی‌تر از فولاد است.

nuclear pasta space fusilliبه گزارش بیگ بنگ، فیزیکدان “چارلز هورویتز” از دانشگاه بلومینگتون هند گفت: «این یک شکل دیوانه‌وار از مادۀ بسیار بسیار فشرده است، بنابراین به قوی‌تر شدن آن کمک می‌کند.» ستاره‌های نوترونی یکی از نقاط پایان چرخه‌ی حیات یک ستاره‌ی پرجرم هستند. وقتی هسته‌ی یک ستاره سوخته و به آهن تبدیل شد، فرو می‌پاشد و پروتون‌ها و الکترون‌ها را به نوترون‌ها و نوترینوها تبدیل می‌کند.

نوترینوها فرار می‌کنند، اما نوترون‌ها به شدت به یک شی فشرده می‌شوند و قطری بین ۱۰ تا ۲۰ کیلومتر خواهند داشت. این تراکم به شدت بالا کار عجیبی را با هستۀ اتم‌ها در ستاره می‌کند. وقتی به هسته نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوید، تراکم افزایش می‌یابد و هسته‌ها را له می‌کند تا زمانیکه از شکل بیوفتند و در هم ادغام شوند. ساختارهای هسته‌ای حاصل به نظر شبیه پاستا هستند – از این نام پاستا برای آنها انتخاب شده – و درون پوستۀ ستاره تشکیل می شوند. برخی از ساختارها به شکل ورقه‌های مسطح شبیه لازانیا هستند، بعضی دیگر به شکل لوله‌های بوکاتینی، برخی دیگر رشته‌هایی اسپاگتی مانند و بقیه شبیه توده‌های گنوچی اسکو هستند. تراکم آنها بی حد و اندازه است، یعنی بیش از ۱۰۰ تریلیون برابر آب.

همانطور که می‌توانید تصور کنید، بازسازی این نوع تراکم در محیط آزمایشگاه قرار نیست اتفاق بیفتد – غم‌انگیز است که هیچکس یک ماشین اسپاگتی هسته‌ای نمی‌سازد. خوشبختانه، دانشمندان اکنون به شبیه‌سازی‌های قدرتمندی دسترسی دارند، بنابراین این چیزی است که در عوض از آن استفاده می‌کنند. آنها مدل‌هایی از پاستای هسته‌ای شبیه‌سازی شده را ساختند و به آن فشار وارد کردند تا ببینند این ماده چه واکنشی از خود نشان می‌دهد. محققان دریافتند که نیروی لازم برای شکستن پاستای هسته‌ای ۱۰ میلیارد برابر نیروی لازم برای شکستن فولاد بود.

nuclear pasta typesاگرچه پوسته‌ی یک ستاره‌ی نوترونی نیز طبق محاسبات قبلی بسیار قوی بود، پاستای هسته‌ای حتی از آن نیز قوی‌تر بود. این نتیجه نشان می‌دهد که پوسته‌ی یونی یک ستاره‌ی نوترونی خیلی زودتر از پاستا در وسط راه می‌شکند. به گفته‌ی محققان، این امر به نوبت بر شکستن پوسته در موقعیت‌های خاصی تأثیر می‌گذارد، مثل شعله‌های یک انفجار شدید در حین ادغام ستاره‌ی نوترونی یا انفجار مگنتار.

همچنین محققان در مقاله‌شان نوشتند: «قدرت زیاد و تراکم بالای پاستای هسته‌ای که در اینجا پیش‌بینی شده نشان می‌دهد که ستاره‌های نوترونی از کوه‌های «مدفون شدۀ» بزرگ در پوسته‌ درونی ستاره پشتیبانی می‌کنند.» یعنی بخاطر این مناطق متراکم، ورودی ستارۀ نوترونی ممکن است ناهموار باشد. و اگر اینگونه باشد، ستاره‌های نوترونی احتمالأ به طور ثابت امواج گرانشی تولید می‌کنند – امواجی در تار و پود فضا-زمان. آنها خیلی قوی نخواهند بود، یعنی به اندازه‌ای قوی نیستند که توسط دستگاه‌های فعلی در رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری(LIGO) قابل شناسایی باشند. پس تصور کنید کشف یک برخورد عظیم بین دو سیاهچاله تا چه حد دشوار خواهد بود.

اما شاید پیشرفت‌های آتیِ لایگو بتواند این حساسیت را ارتقا بخشد. یا آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری(LISA) که قرار است سال ۲۰۳۴ به فضا پرتاب شود، بتواند این امواج ضعیف را شناسایی کند. این تحقیق تنها اطلاعاتی را در مورد ماهیت پاستای هسته‌ای نمی‌دهد، بلکه مبانی مشاهدات آتی را مطرح می‌کند که شاید روزی اثبات دقیقی از وجود این امواج ارائه دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *