Надпровідна рідина знайдена в надрах нейтронної зірки

0
52

Рентгенівський орбітальний телескоп ” Chandra виявив у надрах нейтронної зірки Кассіопея А, виникла близько 330 років тому після вибуху наднової, сверхтекучую і надпровідну рідина.

Нейтронна зірка виникає після вибуху наднової. Її розмір не перевищує розмірів невеликого міста, проте речовина по щільності в 10-15 разів вище щільності атомного ядра – «щіпка» речовини нейтронної зірки важить більше 500 млн. тонн. Гравітація «вдавлює» електрони в протони, перетворюючи їх в нейтрони, чому нейтронні зірки і отримали таку назву.

Фізики-теоретики розробили детальні моделі поведінки матерії при такій високій густині, які, зокрема, припускають можливість існування надтекучою рідини. Така рідина створювалася в лабораторіях на Землі. Вона здатна, наприклад, текти вгору і витікати з герметично закритих контейнерів.

Сверхтекучая рідина із заряджених частинок є також надпровідником, тобто здатна проводити електричний струм без втрат.

Спостереження за допомогою Chandra показали, що температура Кассіопеї А швидко знижується приблизно на 4% за 10 років.

«Швидке охолодження Кассіопеї А, виявлене Chandra, – перше пряме свідчення того, що ядро таких нейтронних зірок складається насправді надплинного і надпровідного матеріалу», – говорить керівник одного з досліджень Петро Штернин, науковий співробітник петербурзького Фізико-технічного інституту імені Іоффе РАН.

Вчені показали, що таке швидке охолодження пояснюється формуванням надтекучою нейтронної рідини в ядрі нейтронної зірки. Теорія передбачає, що нейтронна зірка повинна пройти через період охолодження до надплинного стану по мірі того, як у зірки формуються нейтрино (невловимі елементарні частинки, можуть не затримуючись пролетіти крізь усю планету) і залишають зірку, забираючи енергію. Швидке охолодження, як очікується, триватиме кілька десятиліть, а потім почне сповільнюватися.

Сверхтекучую рідина в земних лабораторіях отримують шляхом охолодження гелію до температур, близьких до абсолютного нуля. Проте в нейтронних зірках вона виникає при температурах близько мільярда градусів, оскільки частинки в цьому випадку впливають один на одного за допомогою сильного ядерної взаємодії – сили, яка утримує кварки всередині часток, а протони та нейтрони всередині атомного ядра. Досі вченим не було відомо значення цієї критичної температури, але тепер їм вдалося визначити діапазон її можливих значень – від півмільярда до мільярда градусів Цельсія.

Темп охолодження свідчить, що деякі протони, що залишилися усередині нейтронної зірки змушують матерію всередині неї швидше переходити в надпровідний стан. Оскільки протони мають заряд, вони роблять надра нейтронної надпровідними.

В земних лабораторіях надпровідність зникає при температурах вище 100-200 градусів Цельсія нижче нуля. Однак при надвисоких тисках усередині нейтронної зірки надпровідність зберігається при мільярд градусів, повідомляє РИА-Новости.