نواة الذرة ليست كرة صلبة، بل هي قطرة سائلة يمكن ضغطها. لفهم مدى مرونتها، يقوم الفيزيائيون بتسريع نوى الذهب ويصدمونها ببعضها البعض. عند الاصطدام، تنضغط المادة إلى كثافات مشابهة لتلك الموجودة في النجم النيوتروني، ثم تتناثر. ومن شكل هذا التناثر يمكننا استنتاج خصائص المادة في الداخل.
في الدراسة الجديدة، استخدم العلماء بيانات التصادمات عند طاقة 1.23 جيجا إلكترون فولت لكل نوكليون. وقد قاموا بنمذجة التصادمات باستخدام برنامج حاسوبي يأخذ في الاعتبار كيفية تنافر الجسيمات وتصادمها في الوسط الكثيف. وغيّر البرنامج معلمتين رئيسيتين: صلابة المادة النووية (مدى مقاومتها للانضغاط) وقوة التفاعل بين الجسيمات داخلها. ثم قورنت الحسابات مع القياسات الفعلية لتناثر البروتونات.
اتضح أن البيانات تُوصف بشكل أفضل إذا كانت المادة لينة نسبيًا، وكانت تصادمات الجسيمات داخلها أضعف قليلاً. وهذا يعني أنه عند الكثافة العالية، تتصادم البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض بشكل أقل مما في الفضاء الحر. هذه الصورة مهمة لفهم النجوم النيوترونية — وهي الأجسام الأكثر كثافة في الكون.
كما أظهرت الدراسة أنه إذا لم نأخذ في الاعتبار كيف يعتمد تفاعل الجسيمات على سرعتها، فسيتعين علينا جعل المادة أصلب بشكل مصطنع للاتفاق مع التجربة. وهذا يؤكد أن تفاصيل التفاعل في الوسط الكثيف حاسمة للتنبؤات الدقيقة.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.13991
We perform a comprehensive Bayesian analyses of Au + Au collision data at 1.23 GeV/nucleon using an isospin-dependent Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck transport model that incorporates a momentum-dependent mean field and medium-modified baryon-baryon cross sections. The model parameters are calibrated to empirical properties of nuclear matter at saturation density, with particular attention to variations in the incompressibility $$K_0$$. Within a Bayesian statistical framework and using a Gaussian Process emulator, we simultaneously extract constraints on the incompressibility $$K_0$$ and the in-medium baryon-baryon scattering modification factor $$X$$ by systematically comparing model predictions with HADES measurements of proton collective flow, including the slopes ($$F_1$$ and $$F_3$$) of directed and triangular flow, as well as elliptic ($$v_2$$) and quadrupole ($$v_4$$) flow observables. We find that the extracted incompressibility favors relatively small values, indicating a soft nuclear equation of state, while the inferred average $$X$$ values fall at $$0.9$$-$$1.0$$, suggesting mild suppression of baryon-baryon cross sections in the medium. Furthermore, we demonstrate that transport models employing momentum-independent mean fields require stiffer equations of state and stronger in-medium corrections to reproduce the same observables. These results highlight the critical role of momentum dependence in the mean field and its interplay with in-medium scattering in constraining the properties of dense nuclear matter from heavy-ion collisions.
كثافة المادة في مركز النجم النيوتروني أعلى بحوالي مئة تريليون مرة من كثافة الماء — ملعقة صغيرة من هذه المادة تزن مثل جبل.
في رواية "مشكلة الأجسام الثلاثة" للكاتب ليو تسيشين، يصنع الفضائيون "قطرات" فائقة الكثافة قادرة على اختراق السفن — وهي صدى بعيد لفيزياء المادة النووية الكثيفة.