Тёмный распад нейтрона и крошечные звёзды экспресс
Нейтрон — частица, из которой в основном состоят нейтронные звёзды. Сам по себе он нестабилен: свободный нейтрон живёт около пятнадцати минут, а потом распадается на протон, электрон и антинейтрино. Но в двух разных типах экспериментов время жизни получается разным — в пучке частиц нейтроны живут чуть дольше, чем в ловушке. Это расхождение не даёт покоя физикам уже много лет.
Одна из идей: иногда нейтрон распадается иначе — на протон и невидимые «тёмные» частицы, которые не оставляют следа в детекторах. Тогда часть распадов просто не замечают, и время жизни кажется больше. Новая работа проверяет, что будет, если такой тёмный распад идёт внутри нейтронной звезды. Там нейтроны сжаты так плотно, что ложка вещества весила бы как гора. Если распад не подавлен, звезда теряет нейтроны и сжимается сильнее обычного.
Авторы предположили, что в сверхплотных недрах тёмный распад нейтрона подавляется: при плотности в несколько раз выше атомного ядра он почти не идёт. Тогда звезда остаётся стабильной, но в её внешних слоях, где плотность ниже, распад возможен. Это создаёт внутри звезды смесь обычного вещества и тёмных частиц — без всяких столкновений с другими объектами. Такая смесь объясняет и лёгкие звёзды, и существование обычных тяжёлых нейтронных звёзд с массой до двух солнц.
Тёмный распад нейтрона — пока гипотеза, но она красиво связывает две загадки: почему нейтрон живёт по-разному в разных опытах и почему некоторые звёзды слишком маленькие. Если её подтвердят, мы узнаем, что невидимая материя может рождаться прямо внутри самых плотных объектов Вселенной.
Нейтронная звезда размером с город может весить больше Солнца, а ложка её вещества — около миллиарда тонн, как небольшая гора.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты ведёт себя как разумная материя — тёмные частицы внутри звёзд тоже могли бы создавать неожиданные структуры.