科學家們透過超冷超固體實驗，在了解中子星故障方面取得了重大突破。這項研究將量子力學和天文物理學連結起來，揭示了中子星內部動力學的新細節，為模擬恆星現象開闢了新途徑。

自1967 年首次探測到中子星特徵以來，中子星一直令科學家著迷和困惑。中子星以其週期性閃光和快速旋轉而聞名，是宇宙中密度最大的天體之一，其質量與太陽相當，但卻被壓縮成一個直徑僅約20 公里的球體。這些恆星天體表現出一種被稱為”突變”的奇特行為，即恆星突然加速旋轉。

這種現象表明，中子星可能部分是超流體。在超流體中，旋轉的特徵是有無數微小的旋渦，每個旋渦都攜帶一部分角動量。當這些旋渦從恆星的內殼逃逸到其堅固的外殼時，就會發生故障，從而增加恆星的旋轉速度。

由偶極性原子組成的超冷量子氣體是模擬中子星內部機制的理想平台。資料來源：Elena Poli

這項研究的關鍵要素在於”超固體”的概念–一種同時表現出晶體和超流體特性的狀態–據預測，它是中子星故障的必要組成部分。量子化渦旋在超固態”築巢”，直到它們集體逸出，並因此被恆星的外殼吸收，從而加速了恆星的旋轉。最近，超固相在超冷偶極原子實驗中得以實現，為模擬中子星內部條件提供了一個獨特的機會。

因斯布魯克大學和奧地利科學院以及義大利大薩索國家實驗室和大薩索科學研究所的研究人員最近進行的研究表明，超冷超固體中會出現故障，可作為中子星內部的多功能模擬物。這種開創性的方法可以詳細探索閃爍機制，包括它對超固體質量的依賴性。

第一作者埃萊娜-波利（Elena Poli）說：”我們的研究在量子力學和天文物理學之間建立了強烈的聯繫，為中子星的內部本質提供了一個新的視角。突變為了解中子星的內部結構和動力學提供了寶貴的視角。透過研究這些事件，科學家可以更了解極端條件下的物質特性。”

Francesca Ferlaino 強調：「這項研究展示了一種深入了解中子星行為的新方法，並為從低能地球實驗室對恆星天體進行量子模擬開闢了新途徑。”

這項研究發表在《物理評論快報》上，並獲得了奧地利科學基金FWF 和歐洲研究理事會ERC 等機構的資助。

編譯來源：ScitechDaily