Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehdessä 5/2023.
Neutronitähtien ytimissä on kvarkkiainetta. Tai sitä on melko varmasti.
Teoreettisen hiukkasfysiikan professori Aleksi Vuorinen on uumoillut kvarkkiaineen olemassaoloa jo kauan. Nyt hänen ryhmänsä on saanut lasketuksi sille todennäköisyyden, nimittäin 88 prosenttia.
— Olemme muuttaneet laskumme bayesilaista tilastollista päättelyä käyttävään muotoon. Lisäksi uudet neutronitähtihavainnot ovat auttaneet asiassa, Vuorinen kertoo.
Neutronitähdet syntyvät supernovaräjähdyksissä: vanha tähti räjähtää ja sen ydin luhistuu joko mustaksi aukoksi tai neutronitähdeksi.
Neutronitähdet koostuvat ainakin ydinaineesta eli yhteen puristuneista protoneista ja neutroneista. Kvarkkiainespekulaatioissa on kyse siitä, puristuuko aine neutronitähtien ytimessä vieläkin tiheämmäksi niin että protonit ja neutronit hajoavat kvarkeiksi ja gluoneiksi.
Kvarkkiaine on hieman eri asia kuin yleisemmin tunnettu kvarkkigluoniplasma.
Kvarkkigluoniplasmaa saadaan aikaan hiukkaskiihdyttimissä. Protonit ja neutronit törmäilevät niin suureella energialla, että ne potkivat kvarkkeja hetkellisesti ulos.
— Kvarkkiaineessa taas protonit ja neutronit puristuvat toistensa sisään ja menettävät rakenteensa. Niitä yhdessä pitävät ”liimahiukkaset” eli gluonit menettävät osan voimastaan ja puristuvat osaksi samaa massaa, Vuorinen selittää.
Havaittavassa maailmankaikkeudessa kvarkkiainetta siis luultavasti on neutronitähtien ytimessä.
— Mustissa aukoissakin sitä voisi veikata olevan, mutta sitä emme voi havaita.
Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.