Giả thuyết neutron hình lập phương

Giả thuyết neutron hình lập phương

Những quả cam ở dưới cùng có thể hơi bị méo, nhưng dưới áp suất đủ cao, các neutron bên trong sao neutron cũng bị nén giống hệt như thế thành những hình lập phương. (Ảnh: iStockphoto.com/bendzhik)

Trên Trái đất này, neutron và proton có thể xuất hiện dưới dạng cầu khá hoàn chỉnh, nhưng hai nhà vật lí ở Tây Ban Nha và Đức vừa đề xuất rằng, nếu bị nén dưới áp suất đủ lớn, những hạt hạ nguyên tử này có thể tự ép chúng thành hình lập phương. Mặc dù tính cho đến không có bằng chứng nào thu được cho những neutron lập phương như vậy, nhưng một ngôi sao neutron nặng chưa từng thấy phát hiện ra hồi năm ngoái có khả năng chứa những hạt hình dạng khác thường này. Ngôi sao đã truyền cảm hứng cho nghiên cứu là một sao neutron đang quay – hay “pulsar” – với khối lượng gấp đôi Mặt trời của chúng ta.

Sao neutron ra đời khi một ngôi sao phát nổ trong một sự kiện sao siêu mới dữ dội, làm rơi vãi đa phần vật chất của nó và buộc 80-90% khối lượng còn lại của ngôi sao tự co lại. Nếu ngôi sao còn sót lại đó gấp 2,5 lần khối lượng Mặt trời, thì nó có thể co lại hoàn toàn, tạo thành một lỗ đen. Nhưng những ngôi sao nhẹ hơn thì dần trở nên ổn định, nén ép 1,3 – 2 lần khối lượng Mặt trời vào một quả cầu cỡ bằng một thành phố với bán kính chỉ 11 – 12 km. Những ngôi sao này đặc đến mức áp suất hấp dẫn buộc các electtron trong nguyên tử hợp nhất với proton – tạo thành các neutron. Phần lõi của ngôi sao cuối cùng gồm chủ yếu là neutron, vì thế có tên gọi là “sao neutron”.

Tuy nhiên, Felipe Llanes-Estrada, người đang nghỉ phép tại trường Đại học Kĩ thuật Munich, và Gaspar Moreno Navarro thuộc trường Đại học Madrid, cho biết nếu áp suất bên trong đủ cao, thì các sao neutron có thể bị nén thành hình lập phương. Khi đó, chúng có thể nén chặt hơn, làm giảm thể tích toàn phần của chúng đi thêm 24%. “Nó giống việc xếp chồng những quả cam trong siêu thị - những quả ở bên dưới hơi bị méo do sức nặng của những quả ở trên”, Llanes-Estrada nói.

Theo tính toán của hai nhà nghiên cứu trên, các neutron sẽ trở thành dạng lập phương hoàn toàn ở mật độ chừng 1015 gam/cm3, tương đương với mật độ năng lượng 500 megaelectronvolt/femto mét khối (MeV/fm3). Mặc dù lõi của đa số sao neutron có mật độ nhỏ hơn thế, nhưng một pulsar nặng mới phát hiện hồi năm ngoái có vùng trung tâm vượt quá mật độ trên đến hai lần, theo Llanes-Estrada – nghĩa là nó có khả năng chứa các neutron lập phương.

Khám phá ra pulsar trên là chuyện bất ngờ đối với các nhà thiên văn học, trước đây họ không nghĩ sao neutron có thể to như vậy. Nhưng, ngay của những sao neutron “bình thường” cũng có khả năng chứa một phần những neutron lập phương, bắt đầu ở mật độ năng lượng 140 MeV/fm3. Paul Demorest thuộc Đài thiên văn vô tuyến quốc gia ở Charlottesville, Virginia, người là một thành viên của đội đã phát hiện ra pulsar nặng, cho biết tính nén được bổ sung sẽ cho phép những sao neutron nặng thu được những mật độ lớn hơn. Theo Demorest, cái khó là vấn đề này “có xu hướng làm giảm khối lượng neutron tối đa được phép”.

Llanes-Estrada hiểu vấn đề này; đó là sự tăng mật độ sẽ biến pulsar mới thành một lỗ đen trừ khi có cái gì đó khác đẩy trở ra. Tuy nhiên, ông đề xuất rằng những tương tác còn ít ai hiểu giữa những neutron có thể đủ mạnh để thắng lực hấp dẫn và ngăn chặn sự co lại.

Kai Hebeler thuộc trường Đại học Ohio ở Columbia nêu ra một lưu ý cảnh giác về mô phỏng trên. Ông cho biết thay vì đào sâu vào sự tương tác phức tạp của các quark và gluon bên trong nó, nghiên cứu trên lại lập mô hình neutron như thể nó là một cái túi chứa quark. Tuy nhiên, trong khi ước tính này bị hạn chế, Hebeler vẫn thấy mô hình của đội nghiên cứu trên là hợp lí. Tuy nhiên, môi trường cực đoan của phần lõi sao neutron có thể làm cho các nhân dạng cơ lượng tử của các neutron hòa lẫn vào nhau, cho nên ông tự hỏi việc nhận dạng ra những hình dạng hình học của chúng là có thích đáng hay không, mặc dù ông thừa nhận rằng ông không thể đưa ra một “phát biểu chắc chắn” về vấn đề trên.

Các nhà nghiên cứu đã có hai ý tưởng cho phương pháp tìm kiếm bằng chứng của neutron dạng lập phương trong pulsar mới trên. Khi một mảng của sao neutron chuyển sang mạng lập phương kết tinh cứng hơn trông đợi, các nhà địa chất học sao có thể tìm kiếm những cơn chấn sao tạo ra những loại sóng chạy qua chất rắn chứ không qua chất lỏng. Một lựa chọn khác xây dựng trên thực tế là các sao neutron quay thỉnh thoảng chậm đi hoặc tăng tốc đột ngột, trong một sự kiện gọi là “chập chờn”. Các nhà nghiên cứu nói rằng những sự chập chờn như vậy có thể cho biết một sự thay đổi ở cách thức những lớp khác nhau của ngôi sao đó tương tác – có lẽ gợi ý đến những neutron đang đi vào hoặc ra khỏi những cấu hình lập phương nếu chúng xảy ra trong pulsar nặng.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com