Un’occhiata all’interno delle stelle di neutroni

Le stelle di neutroni sono i residui delle esplosioni di supernove la cui materia è talmente condensata che i protoni e gli elettroni all’interno dei suoi atomi si fondono in neutroni. La loro densità è così elevata che un cucchiaino del loro materiale ultra denso peserebbe circa sei miliardi di tonnellate sulla Terra.

Alcune stelle di neutroni possiedono anche campi magnetici forti che sono un milione di miliardi di volte più forti del campo magnetico della Terra. Non sorprende il fatto che le stelle di neutroni abbiano rappresentato un eccezionale laboratorio per gli scienziati finanziati dall’UE dove testare la materia in condizioni estreme che non possono essere riprodotte in nessun laboratorio sulla Terra.

L’obbiettivo finale del progetto NSLABDM (Neutron stars as a laboratory for dense matter) era quello di confinare le proprietà della materia sopranucleare al loro interno con misurazioni di masse, raggi e tassi di raffreddamento delle stelle di neutroni. I risultati rappresentano un progresso significativo della nostra attuale comprensione della materia che interagisce fortemente.

Le proprietà dell’ambiente caldo e denso nei nuclei delle stelle di neutroni sono state studiate nell’ambito delle teorie di campo efficace. Gli scienziati di NSLABDM sono stati in grado di calcolare la resistenza fluidodinamica e i coefficienti di diffusione di mesoni strange che sono importanti per gli esperimenti sulle collisioni di ioni pesanti.

NSLABDM ha usato le misurazioni ottenute dalle collisioni di ioni pesanti per definire un’equazione di stato della materia nucleare per densità fino a tre volte superiori alla soglia di saturazione della materia nucleare. Basandosi su questa relazione tra densità, temperatura e pressione, essi hanno potuto stimare un limite per la più elevata massa ammessa per una stella di neutroni.

I neutroni, alle pressioni estremamente elevate all’interno delle stelle di neutroni, si connettono tra loro. Le coppie prodotte si attenuano nel più basso stato energetico possibile consentito dalla fisica quantistica e si convertono in un superfluido. Gli scienziati di NSLABDM hanno analizzato differenti processi dissipativi per ricavare i coefficienti di trasporto che sono fondamentali per comprendere la fisica microscopica della materia senza attrito.

Tutti i risultati ottenuti sono stati descritti nelle numerose pubblicazioni prodotte dal progetto NSLABDM. I risultati della ricerca hanno fornito preziose conoscenze relative al modo in cui le particelle fondamentali interagiscono e a quanto materiale può essere compresso.