La ricerca di coerenza tra la fisica delle stelle di neutroni e la materia di quark ha portato a un importante vincolo astrofisico su questa fase esotica della materia. Recentemente, sono state condotte ricerche che utilizzano le misurazioni delle stelle di neutroni per porre limiti empirici alla forza dell’accoppiamento superconduttivo a colori nella materia di quark, offrendo così nuove intuizioni sulla fisica della materia visibile più densa dell’universo attraverso osservazioni astronomiche.
Superconduttività a Colori
Alle densità estremamente alte, è previsto che i quark formino coppie, analogamente agli elettroni in un superconduttore. Questo fenomeno, noto come superconduttività a colori, si manifesta in condizioni estreme. Calcolare la forza di questi accoppiamenti di quark è una sfida, ma i ricercatori hanno da tempo compreso la sua relazione con la pressione all’interno della materia densa.
Misurando le dimensioni delle stelle di neutroni e osservando come si deformano durante le fusioni, i ricercatori possono stimare le loro pressioni interne, confermando che le stelle di neutroni rappresentano la materia visibile più densa dell’universo. In uno studio recente, gli studiosi hanno analizzato le osservazioni delle stelle di neutroni per inferire le proprietà della materia di quark a densità ancora più elevate, dove la superconduttività a colori è certa di manifestarsi. Questo lavoro ha fornito il primo limite superiore empirico sulla forza dell’accoppiamento superconduttivo a colori.
Intuizioni Empiriche Dalle Stelle di Neutroni
Pur essendo oggetto di studio da parte dei fisici teorici da oltre due decenni, la superconduttività a colori ha trovato ora un’applicazione concreta nell’utilizzo dei dati delle stelle di neutroni per stabilire vincoli empirici sulla forza dell’accoppiamento. Questa innovazione apre una nuova frontiera nella comprensione della materia di quark attraverso osservazioni astrofisiche delle stelle di neutroni.
Analisi Basata sui Dati della Materia di Quark
Le misurazioni provenienti da NICER, LIGO/Virgo e radio telescopi terrestri forniscono preziose informazioni sulle pressioni e densità nei nuclei di diverse stelle di neutroni, ciascuna con una certa incertezza. In questo studio, i ricercatori hanno condotto un’analisi statistica di tali misurazioni per estrarre un intervallo di possibili pressioni alle densità della materia di quark.
I ricercatori conoscono la pressione della materia di quark a queste alte densità senza considerare l’accoppiamento dei quark, quindi l’intervallo di possibile deviazione da quel valore di base ha consentito agli studiosi di estrarre limiti empirici sulla forza dell’accoppiamento superconduttivo a colori che siano coerenti con le osservazioni delle stelle di neutroni.
Riferimento: Vincoli sull’Equazione di Stato Astrofisica sul Gap Superconduttivo a Colori di Aleksi Kurkela, Krishna Rajagopal e Rachel Steinhorst, 24 giugno 2024, Physical Review Letters DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.262701. Questo lavoro è stato supportato dal Dipartimento dell’Energia, Ufficio della Scienza, Ufficio di Fisica Nucleare.
