“Nuovo tipo di materia” esotica esiste nei nuclei delle stelle di neutroni più grandi

L'esistenza o meno dei nuclei di quark all'interno delle stelle di neutroni è una delle questioni più dibattute nel settore della fisica delle stelle di neutroni degli ultimi quarant'anni (credito: Jyrki Hokkanen, CSC - IT Center for Science)

Viene definito come un “nuovo tipo di materia” quella che esisterebbe, secondo un team di ricercatori dell’Università di Helsinki, dentro ai nuclei delle stelle di neutroni più grandi.
Il gruppo di ricerca, infatti, dichiara di aver trovato prove dell’esistenza di quark esotici dentro il nucleo di queste stelle, un risultato al quale è arrivato combinando i recenti risultati della fisica nucleare, in particolare quella riguardanti le particelle teoriche, e delle onde gravitazionali causate dalle collisioni delle stelle di neutroni.

All’interno delle cosiddette “stelle di neutroni” la materia atomica collassa sempre di più fino che l’intera stella rappresenta sostanzialmente un unico enorme nucleo fatto di una materia nucleare molto densa nella quale elettroni e protoni si fondono fino a formare una materia diversa dalla materia ordinaria.

Nelle loro studio, pubblicato su Nature Physics, i ricercatori fanno capire che all’interno dei nuclei di queste stelle, in particolare quelle più massicce e dunque quelle che rappresentano lo stadio finale delle stelle più grandi, la materia nucleare collassa in uno stato ancora più esotico di quello teorizzato in precedenza fino a formare una “materia di quark”, differente dalla materia nucleare ordinaria, nella quale i nuclei stessi praticamente non esistono più.

“Confermare l’esistenza di nuclei di quark all’interno delle stelle di neutroni è stato uno degli obiettivi più importanti della fisica delle stelle di neutroni sin da quando questa possibilità è stata presa in considerazione per la prima volta circa 40 anni fa”, spiega Aleksi Vuorinen del Dipartimento di Fisica, uno degli autori dello studio.
Per arrivare a queste conclusioni i ricercatori hanno fatto simulazioni su larga scala tramite l’utilizzo di supercomputer determinando il destino della stessa materia nucleare dentro i nuclei delle stelle di neutroni.

Tuttavia gli stessi ricercatori ammettono che si dovrebbe procedere con cautela in relazione a risultati come questi: “Esiste ancora una piccola ma diversa possibilità che tutte le stelle di neutroni siano composte da sola materia nucleare. Ciò che siamo riusciti a fare, tuttavia, è quantificare ciò che questo scenario richiederebbe. In breve, il comportamento della densa materia nucleare avrebbe quindi bisogno per essere davvero peculiare. Ad esempio, la velocità del suono dovrebbe raggiungere quasi quella della luce”, spiega ancora Vuorinen.

Approfondimenti

  • Evidence for quark-matter cores in massive neutron stars | Nature Physics (IA) (DOI: 10.1038/s41567-020-0914-9)
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