Ảnh: Đại học Warwick / Mark Garlick
Các nhà khoa học từ Đại học Helsinki đã xác định thành công các đặc tính của vật chất quark dày đặc, điều này sẽ giúp hiểu rõ hơn về quá trình hợp nhất các sao neutron. Kết quả nghiên cứu đã xuất bản trong tạp chí Physical Review Letters.
Trong quá trình hợp nhất sao neutron, những thay đổi cực độ trong trạng thái vật chất hạt nhân xảy ra, bao gồm sự hình thành vật chất quark, trong đó các hạt cơ bản quark và gluon được giải phóng và bắt đầu di chuyển tự do. Một trong những thông số chính trong các quá trình này là độ nhớt khối, mô tả khả năng chống lại những thay đổi về mật độ của hệ thống.
Để xác định độ nhớt khối, các nhà khoa học đã sử dụng hai phương pháp lý thuyết: lý thuyết trường bảo giác, hay tương ứng AdS/CFT, và lý thuyết nhiễu loạn. Tương ứng AdS/CFT giả định rằng một không gian năm chiều nhất định có độ cong âm (không gian anti-de Sitter, AdS) tương đương với một thế giới ranh giới (brane) có bốn chiều. Độ cong âm của thế giới năm chiều tạo ra một phép tương tự của lực hấp dẫn, và hành vi của các hạt trong đó tương tự như hành vi của các dây trong brane.
Trong trường hợp vật chất quark, lý thuyết trường tương hình có thể mô tả hệ thống ở mật độ và nhiệt độ xảy ra trong va chạm sao neutron, trong đó tương tác giữa các quark được mô tả bởi sắc động lực học lượng tử (QCD) rất mạnh. Tuy nhiên, phương pháp này không thể mô tả trực tiếp QCD, mà thay vào đó nghiên cứu một mô hình hiện tượng học có các tính chất rất giống nhau. Đổi lại, lý thuyết nhiễu loạn có thể mô tả trực tiếp QCD, nhưng chỉ áp dụng được ở mật độ cao hơn nhiều so với mật độ của sao neutron.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cả hai phương pháp đều mang lại kết quả tương tự, xác nhận rằng chúng là đúng. Họ chỉ ra rằng độ nhớt khối của vật chất quark đạt mức tối đa ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với vật chất hạt nhân. Sự hiểu biết mới này giúp hiểu rõ hơn về hành vi của vật chất sao neutron trong quá trình sáp nhập.
Những phát hiện này cũng có thể giúp giải thích các quan sát sóng hấp dẫn trong tương lai. Nếu phát hiện ra hiệu ứng nhớt trong dữ liệu sóng hấp dẫn, điều này có thể chỉ ra sự hình thành vật chất quark trong các vụ sáp nhập sao neutron.
