El núcleo atómico no es una esfera sólida, sino una gota de líquido que se puede comprimir. Para entender cuán elástica es, los físicos aceleran núcleos de oro y los hacen chocar entre sí. En el impacto, la materia se comprime hasta densidades similares a las de una estrella de neutrones y luego se dispersa. Por la forma de esta dispersión se pueden inferir las propiedades de la materia en su interior.
En el nuevo estudio, los científicos utilizaron datos de colisiones a una energía de 1,23 gigaelectronvoltios por nucleón. Modelaron las colisiones con un programa de computadora que tiene en cuenta cómo las partículas se repelen y chocan en un medio denso. El programa variaba dos parámetros clave: la rigidez de la materia nuclear (cuánto se resiste a la compresión) y la fuerza de la interacción entre las partículas en su interior. Luego, los cálculos se compararon con mediciones reales de la dispersión de protones.
Resultó que los datos se describen mejor si la materia es bastante blanda y las colisiones de partículas en su interior están ligeramente debilitadas. Esto significa que, a alta densidad, los protones y neutrones chocan entre sí con menos frecuencia que en el espacio libre. Este panorama es importante para entender las estrellas de neutrones, los objetos más densos del universo.
El estudio también mostró que, si en el modelo no se tiene en cuenta cómo la interacción de las partículas depende de su velocidad, para concordar con el experimento hay que hacer la materia artificialmente más rígida. Esto subraya que los detalles de la interacción en un medio denso son críticos para hacer predicciones precisas.
tal como lo escribieron los autores, en inglés 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.
La densidad de la materia en el centro de una estrella de neutrones es aproximadamente cien billones de veces mayor que la del agua: una cucharadita de esa materia pesaría como una montaña.
En la novela 'El problema de los tres cuerpos' de Liu Cixin, los alienígenas crean 'gotas' superdensas capaces de atravesar naves: un eco lejano de la física de la materia nuclear densa.