4/2/11

Αστέρες νετρονίων σε κατάσταση υπερρευστότητας

Οι παρατηρήσεις που δείχνουν την ταχεία ψύξη ενός αστέρα νετρονίων, δίνουν την πρώτη άμεση απόδειξη, ότι στο εσωτερικό τέτοιου είδους άστρων επικρατεί η υπερρευστότητα - μια εξωτική κατάσταση της ύλης.
Οι πυρήνες αυτών των άστρων έχουν την ίδια πυκνότητα με τον πυρήνα των ατόμων, με αποτέλεσμα τα άτομα να διαλύονται και τα πρωτόνια να ενώνονται με τα ηλεκτρόνια σχηματίζοντας μια σούπα που κυριαρχείται από νετρόνια.
Αν οι συνθήκες είναι κατάλληλες, αυτά τα νετρόνια θα μπορούσαν να ζευγαρώνουν μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα υπερρευστό - μια κατάσταση όπου η ροή γίνεται με μηδενική τριβή και περιγράφεται από την κβαντική στατιστική φυσική.  Υπερρευστά έχουν δημιουργηθεί στα εργαστήρια και μπορούν να κάνουν περίεργα πράγματα, όπως να ανέβουν τα τοιχώματα του δοχείου στο οποίο περιέχονται ή να παραμένουν ακίνητα ακόμη και αν το δοχείο τους περιστρέφεται.
Ενώ υπήρχαν εδώ και πολύ καιρό θεωρίες που υποστήριζαν ότι τα νετρόνια στους πυρήνες τέτοιων άστρων βρίσκονται σε υπέρρευστη κατάσταση, δεν υπήρχε όμως καμιά πειραματική απόδειξη γι αυτό. Η πρώτη παρατήρηση που επιβεβαιώνει την υπερρευστότητα των νετρονίων έγινε το 2010, όταν οι αστροφυσικοί Craig Heinke και Wynn Χο ανέλυσαν τις παρατηρήσεις, που λήφθηκαν με το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra της NASA,  από το ηλικίας 330 ετών άστρο νετρονίων, κατάλοιπο της έκρηξης ενός υπερκαινοφανούς αστέρα στον αστερισμό της Κασσιόπης Α.
Αυτές οι μετρήσεις δείχνουν ότι το άστρο έχει εξασθενίσει κατά 20% από την ανακάλυψή του, το 1999, που αντιστοιχεί περίπου σε πτώση θερμοκρασίας ίση με 4 %. Πρόκειται για πολύ γρήγορη ψύξη. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι αυτή η ταχεία ψύξη μπορεί να εξηγηθεί αν θεωρήσουμε, ότι ένα ποσοστό των νετρονίων στον πυρήνα υφίστανται μια μετατροπή φάσης προς την υπερρευστότητα.
Όταν τα ζεύγη νετρονίων σχηματίζουν το υπερρευστό απελευθερώνουν νετρίνα τα οποία διέρχονται εύκολα μέσα από το άστρο (αφού αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη). Τα νετρίνα μεταφέρουν σημαντικό ποσό ενέργειας, γεγονός που προκαλεί την ταχεία ψύξη.

Είναι πάρα πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί μια σούπα υπερρευστών νετρονίων στη Γη. Οι επιταχυντές σωματιδίων μπορούν μεν να επιτύχουν μεγάλη συμπύκνωση της ύλης, αλλά οι θερμοκρασίες είναι πολύ υψηλότερες σε σχέση με αυτές στο εσωτερικό των αστέρων νετρονίων. Τα υπερρευστά που δημιουργούνται στα εργαστήρια συνήθως αποτελούνται από άτομα ηλίου σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.(βλέπε βίντεο)

www.newscientist.com
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1012/1012.0045v2.pdf
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1011/1011.6142v2.pdf

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...