گوش کنید به صدای تپش قلب ستاره نوترونی

درون ستاره نوترونی چه بلایی به سر الکترون‌ها می‌آید؟

دانشمندان صداهای درون یک ستاره نوترونی را شبیه‌سازی کرده‌اند-NASA

دانشمندان صداهای درون یک ستاره نوترونی را شبیه‌سازی کرده‌اند. محققان دانشگاه‌‌ ام آی تی به صدای امواجی که از یک سیال ایده‌آل عبور می‌کردند گوش داده‌اند. سیال ایده‌آل برای فیزیکدانان، سیالی است که با کمترین میزان اصطکاک که براساس قوانین مکانیک کوانتومی مجاز است، جریان پیدا می‌کند.  
چنین سیالاتی در طبیعت بسیار نادرند اما گمان می‌رود در قلب ستاره‌های نوترونی چنین چیزی وجود داشته باشد - خوشه‌های چگال ماده که بقایای ستاره‌هایی هستند که با تبدیل شدن به ابرنواختر منفجر شده‌اند.
دانشمندان با به کارگیری گاز به جای سیال، روشی نامتداول برای بازسازی این سیال انتخاب کرده‌اند. محققان امواج صوتی را درون اتم‌های گاز لیتیوم۶ -ذرات بنیادی که به عنوان فرمیون شناخته می‌شوند- فرستادند و گام صدا را هنگامی که بخش می‌شد پیوسته افزایش دادند.  

Read More

This section contains relevant reference points, placed in (Inner related node field)

دانشمندان پس از آن با استفاده از یک سری لیزر، «پخشیدگی صوت» را -این که صوت با چه سرعتی در گاز پخش می‌شود- مساله‌ای که مستقیماً به گرانرَوی (ویسکوزیته) مواد مربوط می‌شود، اندازه‌گیری کردند. مارتین زویرلاین توماس آ. فرانک استاد فیزیک در دانشگاه‌ ام‌آی‌تی می‌گوید: «گوش دادن به صدای یک ستاره نوترونی بی‌نهایت دشوار است.

اما شما اکنون می‌توانید آن صدا را در یک آزمایشگاه با استفاده از اتم‌ها تقلید کنید و بفهمید که صدای یک ستاره نوترونی چگونه می‌تواند باشد.»  
چیدمان لیزرها به شکلی انجام شده که یک محفظه اپتیکی پیرامون گاز ایجاد کند، به طوری که زمانی که ذرات به لیزر برخورد می‌کنند دوباره به درون محفظه برمی‌گردند. در داخل محفظه فرمیون‌هایی که به یکدیگر برخورد می‌کردند و به سیال تبدیل می‌شدند. فرمیون‌ها با اسپین نیمه صحیح خود تعریف می‌شوند، چیزی که به ساختارهای اتمی اجازه می‌دهد انطباق‌پذیر باشند و از این رو به عنوان اجزای سازنده  ماده در نظر گرفته می‌شوند.  
زویرلاین خاطرنشان می‌کند: «ما بایستی با یکنواخت کردن چگالی، یک سیال ایجاد می‌کردیم و تنها در این صورت بود که می‌شد در یک طرف ضربه ایجاد کنیم  و در طرف دیگر گوش دهیم و درباره اثرات آن مطالعه کنیم.

این واقعا خیلی دشوار است که به چنین جایی برسیم، جایی که می‌توانستیم از صوت به روشی ظاهرا طبیعی استفاده کنیم.»  
دانشمندان در نهایت تعجب، دریافتند که پخشیدگی و توزیع صوت به قدری کم بود که در سطح کوانتومی رزونانس (تشدید) ایجاد می‌کرد. به این معنا که مانند یک سیال ایده‌آل رفتار می‌کرد و می‌توانست مبنای درک سایر شاره‌های دیگر از قبیل ستاره‌های نوترونی قرار گیرد.  
«کیفیت رزونانس‌ها اطلاعاتی درباره گرانرَوی (ویسکوزیته) سیال یا به عبارتی پخشیدگی صوت در اختیار ما می‌گذاشت.

اگر سیال، گرانرَوی کمی داشت می‌توانست امواج صوتی بسیار قوی تولید کند. اگر دقیقا با فرکانس درست برخورد کند، می‌تواند امواج صوتی با صدای بسیار بالا تولید کند، اگر سیال، یک سیال با گرانرَوی بسیار بالا باشد رزونانس خوبی نمی‌دهد.»
چنین چیزی می‌تواند برای مدل کردن گرانرَوی پلاسما در مراحل ابتدایی کیهان نیز مورد استفاده قرار بگیرد. بدین صورت که با تغییر میزان روشنایی نورها، ارتعاشات صوت مانند درون سیال تغییر داده شود.  
این صداها به معنی واقعی کلمه قابل شنیدن هستند. زویرلاین می‌گوید: اما فقط «اگر شما گوش‌تان را نزدیک ببرید، بدون آن که بدن‌تان از سوی گرانش ستاره نوتورنی از هم پاشیده شود.»  
این اصوات ضبط شده در این لینک دانشگاه ‌ام‌آی‌تی قابل دریافت است. افزون بر استفاده از این یافته‌ها به منظور پیش‌بینی اصطکاک در مواد ناشناخته، این یافته‌ها همچنین می‌توانند برای درک این که ماده‌های به خصوص چگونه می‌توانند شاره‌های ابررسانا و ایده‌آل باشند مورد استفاده قرار گیرد.  
زویرلاین می‌گوید: «این مستقیما به مقاومت مواد بستگی دارد. فهم این که کمترین میزان مقاومتی که شما می‌توانید از یک گاز داشته باشید به ما می‌گوید که چه بر سر الکترون‌ها در مواد می‌آید و چگونه می‌توان موادی ایجاد کرد که در آن‌ها الکترون‌ها در ایده‌آل‌ترین حالت ممکن حرکت می‌کنند، واقعا هیجان‌برانگیز است.»

© The Independent

بیشتر از جهان