中性子の「星の地震」を研究することで、科学者たちは核物質に対する理解を一変させたいと願っている(By studying neutron ‘starquakes, scientists hope to transform their understanding of nuclear matter)

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2025-02-05 バース大学

バース大学を中心とする国際研究チームは、中性子星の「スタークエイク(星震)」を研究することで、核物質の性質に関する理解が深まる可能性を示しました。中性子星は超新星爆発後の高密度な天体であり、その内部の極限状態の物質は、地球上の実験では再現が困難です。研究チームは、スタークエイクの観測を通じて、カイラル有効場理論(Chiral Effective Field Theory)などの核物質モデルの検証が可能であると提案しています。この手法は、既存の望遠鏡を活用でき、核物理学と天文学の融合を促進するものです。将来的には、医療、エネルギー、安全保障などの分野にも応用が期待されます。

<関連情報>

キラル有効場理論の小惑星地震学的検証としての共鳴砕け散るフレア Resonant shattering flares as asteroseismic tests of chiral effective field theory

Duncan Neill and David Tsang,Christian Drischler,Jeremy W. Holt,William G. Newton
Physical Review C  Published: 27 January, 2025
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.015809

中性子の「星の地震」を研究することで、科学者たちは核物質に対する理解を一変させたいと願っている(By studying neutron ‘starquakes, scientists hope to transform their understanding of nuclear matter)

Abstract

Chiral effective field theory (⁢EFT) has proved to be a powerful microscopic framework for predicting the properties of neutron-rich nuclear matter with quantified theoretical uncertainties up to about twice the nuclear saturation density. Tests of ⁢EFT predictions are typically performed at low densities using nuclear experiments, with neutron star (NS) constraints only being considered at high densities. In this work, we discuss how asteroseismic quasinormal modes within NSs could be used to constrain specific matter properties at particular densities not just the integrated quantities to which bulk NS observables are sensitive. We focus on the crust-core interface mode, showing that measuring this mode’s frequency would provide a meaningful test of ⁢EFT at densities around half the saturation density. Conversely, we use nuclear matter properties predicted by ⁢EFT to estimate that this mode’s frequency is around 185±50Hz. Asteroseismic observables such as resonant phase shifts in gravitational-wave signals and multimessenger resonant shattering flare timings, therefore, have the potential to provide useful tests of ⁢EFT.

1701物理及び化学
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