นักฟิสิกส์พบหลักฐานของความเป็นของเหลวยิ่งยวดในสสารนิวตรอนความหนาแน่นต่ำ

คำอธิบายที่ถูกต้องของสสารนิวเคลียร์ความหนาแน่นต่ำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการอธิบายฟิสิกส์ของเปลือกดาวนิวตรอน ตามที่ทีมนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่นำโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ระบุดร.อเลสซานโดร โลวาโต-

เปลือกชั้นในของดาวนิวตรอนคือมีลักษณะเฉพาะเมื่อมี superfluid ของนิวตรอน

superfluid คือของเหลวที่ไม่มีความหนืด ในดาวนิวตรอน หมายความว่าของเหลวยิ่งยวดทำให้นิวตรอนไหลโดยไม่มีความต้านทาน

เพื่อทำนายคุณสมบัติของสสารนิวตรอนในระดับพลังงานต่ำสุดในรูปแบบความหนาแน่นต่ำนี้ได้อย่างแม่นยำ นักวิจัยจึงทำการคำนวณทางทฤษฎีที่โดยทั่วไปสันนิษฐานว่านิวตรอนรวมตัวกันเป็นคู่คูเปอร์

?สสารนิวเคลียร์ความหนาแน่นต่ำที่พบในเปลือกดาวนิวตรอนมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและน่าหลงใหลซึ่งแปรผันอย่างมีนัยสำคัญตามความหนาแน่น ดร.โลวาโตและเพื่อนร่วมงานของเขากล่าวว่า

?ในเปลือกโลกชั้นนอก นิวคลีออนจับกับนิวเคลียสที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ เมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้นภายในภูมิภาคนี้ นิวเคลียสเหล่านี้ก็จะอุดมไปด้วยนิวตรอนมากขึ้น และด้วยเหตุนี้ การทดลองบนบกจึงสามารถระบุชนิดนิวเคลียสที่โดดเด่นซึ่งมีอยู่ในความหนาแน่นต่ำกว่าได้โดยตรงเท่านั้น?

พวกนักฟิสิกส์ใช้แล้วโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อการคาดการณ์ที่แม่นยำโดยไม่ต้องอาศัยสมมติฐานนี้

พวกเขาปรับเปลี่ยนมาตรฐาน 'single-particle? แนวทางโดยการแนะนำ ?hidden? นิวตรอนที่เอื้อต่อการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่าง 'ของจริง' นิวตรอนและเข้ารหัสความสัมพันธ์หลายตัวของควอนตัม

ซึ่งจะทำให้คู่คูเปอร์เกิดขึ้นอย่างเป็นธรรมชาติในระหว่างการคำนวณ

?การทำความเข้าใจความเป็นของเหลวยิ่งยวดของนิวตรอนให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับดาวนิวตรอน นักวิจัยกล่าวว่า

?มันให้ความกระจ่างเกี่ยวกับกลไกการระบายความร้อน การหมุน และปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ข้อบกพร่อง - การเปลี่ยนแปลงอัตราการหมุนอย่างกะทันหัน?

แม้ว่าเราไม่สามารถเข้าถึงสสารดาวนิวตรอนได้โดยตรงจากการทดลอง แต่ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานที่ควบคุมพฤติกรรมของสสารนี้จะเหมือนกับปฏิกิริยาที่ควบคุมนิวเคลียสของอะตอมบนโลก

นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อสร้างปฏิสัมพันธ์ทางนิวเคลียร์ที่เรียบง่ายแต่สามารถคาดการณ์ได้

การแก้ปัญหาควอนตัมหลาย ๆ ตัวอย่างแม่นยำเป็นส่วนสำคัญในการประเมินคุณภาพของปฏิสัมพันธ์เหล่านี้

?งานของเราใช้การโต้ตอบที่เรียบง่ายซึ่งสอดคล้องกับการคำนวณก่อนหน้านี้ซึ่งถือว่าเป็นการโต้ตอบที่ซับซ้อนมากขึ้น?

สสารนิวตรอนความหนาแน่นต่ำมีลักษณะเฉพาะด้วยปรากฏการณ์ควอนตัมที่เกิดขึ้นอย่างน่าทึ่ง เช่น การก่อตัวของคูเปอร์คู่และการเริ่มเกิดของไหลยิ่งยวด

?เราใช้โครงข่ายประสาทเทียมควบคู่ไปกับเทคนิคการปรับให้เหมาะสมขั้นสูงเพื่อศึกษาระบอบความหนาแน่นนี้ นักวิทยาศาสตร์กล่าว

?โดยใช้แบบจำลองที่เรียบง่ายของปฏิสัมพันธ์ระหว่างนิวตรอน เราคำนวณพลังงานต่ออนุภาคและเปรียบเทียบผลลัพธ์กับพลังงานที่ได้จากปฏิสัมพันธ์ที่สมจริงอย่างมาก

?แนวทางนี้สามารถแข่งขันกับวิธีการคำนวณอื่นๆ ได้ในราคาที่ถูกกว่า?

-

ไบรซ์ ฟอร์และคณะ- 2024. การตรวจสอบเปลือกดาวนิวตรอนด้วยสถานะควอนตัมโครงข่ายประสาทเทียม arXiv: 2407.21207

ไบรซ์ ฟอร์และคณะ- 2023. เจือจางสสารดาวนิวตรอนจากสถานะควอนตัมเครือข่ายประสาทเทียมฟิสิกส์ การวิจัยรายได้5 (3): 033062; ดอย: 10.1103/PhysRevResearch.5.033062