阿贡国家实验室领导的理论物理学家团队表示，对低密度核物质的准确描述对于解释中子星地壳的物理学至关重要亚历山德罗·洛瓦托博士。
福尔等人。通过模拟中子物质，然后添加“隐藏”中子来调节“真实”中子之间的相互作用来研究中子星外壳；接下来，神经网络构建中子物质正常相和超流相的量子波函数。图片来源：Jane Kim，俄亥俄大学。
中子星的内壳是特征化的由于中子超流体的存在。
超流体是没有粘度的流体。在中子星中，这意味着超流体允许中子无阻力地流动。
为了准确预测中子物质在这种低密度形式的最低能级下的特性，研究人员进行了理论计算，通常假设中子结合在一起形成库珀对。
洛瓦托博士和他的同事说：“在中子星地壳中发现的低密度核物质表现出一种复杂而迷人的结构，该结构随密度的变化而显着变化。”
“在外地壳中，核子与完全电离的原子核结合在一起。随着该区域密度的增加，这些原子核变得越来越富含中子，因此，地面实验只能直接确定密度较低的主要原子核种类。”
物理学家们用过的人工神经网络无需依赖此假设即可做出准确的预测。
他们通过引入“隐藏”中子来修改标准“单粒子”方法，这些中子促进“真实”中子之间的相互作用并编码量子多体相关性。
这使得库珀对在计算过程中自然出现。
研究人员说：“了解中子超流性可以为了解中子星提供重要的见解。”
“它揭示了它们的冷却机制、旋转以及故障等现象——旋转速率的突然变化。”
“虽然我们无法通过实验直接获取中子星物质，但控制这种物质行为的基本相互作用与控制地球上原子核的基本相互作用相同。”
“研究人员正在努力构建简单但可预测的核相互作用。”
“准确解决量子多体问题是评估这些相互作用质量的关键部分。”
“我们的工作使用简单的交互，这与之前假设更复杂的交互的计算非常吻合。”
低密度中子物质的特点是令人着迷的涌现量子现象，例如库珀对的形成和超流性的开始。
“我们使用人工神经网络和先进的优化技术来研究这种密度状态，”科学家们说。
“使用中子之间相互作用的简化模型，我们计算了每个粒子的能量，并将结果与高度真实的相互作用获得的结果进行了比较。”
“这种方法与其他计算方法相比具有竞争力，而且成本仅为其他方法的一小部分。”
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布莱斯·福尔等人。 2024 年。用神经网络量子态研究中子星的外壳。 arXiv：2407.21207
布莱斯·福尔等人。 2023. 从神经网络量子态中稀释中子星物质。物理。修订研究5（3）：033062； doi: 10.1103/PhysRevResearch.5.033062
