Международен екип от учени, ръководен от изследователи от Университета в Мичиган, е създал "неутронна звезда" в субатомна скала, за да разбере по-добре мистериозните свойства на материята в недрата на компактните космически обекти. Резултатите от експеримента са докладвани в статия, публикувана в списанието Physical Review Letters. За да симулират условията в неутронната звезда, учените са използвали ядра от калаени атоми, които са ускорени до две трети от скоростта на светлината с помощта на ускорител в японския център RIKEN Nishina. Лъчът е изпратен през тънко калаено фолио, за да унищожи ядрата, които са съществували една милиардна част от трилионната част от секундата като суперплътна "супа" от протони и неутрони. Това време е достатъчно за образуването на пиони - частици, които са носители на ядрени сили. Божурите са записани от специални детектори, построени от физици от университета в Мичиган. Физиката и свойствата на неутронните звезди се описват от уравнението на състоянието, което в момента е слабо разбрано. Проблемът е, че при екстремни стойности на плътността свойствата на дадено вещество започват да се влияят значително от енергията на симетрия, която отразява способността на атомните ядра да поддържат своята стабилност и също така определя дела на протоните. Експериментът на учените е насочен към ограничаване на приноса на енергията на симетрията към уравнението на състоянието на веществото чрез спектрите на заредени пиони, генерирани от изотопи на калай. С увеличаване на плътността на материята енергията на симетрия се увеличава, но при екстремни стойности тя достига максимум и започва да пада, което съответства на намаляване на дела на всички компоненти на материята, с изключение на неутрон. Физиците изчисляват съотношенията на спектрите на заредени пиони и успяват да ограничат производната на енергията на симетрията по отношение на плътността (L) в диапазона от 42 до 117 мегаелектронволта. Тази стойност на L е само малко по-малка от стойността, получена чрез измерване на дебелината на неутронната обвивка на изотопа олово-208. Според теорията за структурата на черупката, структурата на ядрото може да се разглежда по аналогия със структурата на електронните обвивки на атома; следователно нуклоните (протони и неутрони) запълват черупките си, увеличавайки стабилността на ядрото. Протоните и неутроните правят това асиметрично, което става особено забележимо за тежките изотопи, което позволява на учените да свързват размера на черупката с енергията на симетрията. В бъдеще учените планират да направят по-точни оценки на енергията на симетрията и нейните производни в съоръжението FRIB (съоръжение за редки изотопни лъчи), което ще бъде пуснато в експлоатация през 2022 г. Това ще позволи по-добро разбиране на физиката на околната среда в неутронните звезди.
