Ядро атома — не твёрдый шарик, а капля жидкости, которую можно сжать. Чтобы понять, насколько она упругая, физики разгоняют ядра золота и бьют их друг о друга. При ударе вещество сжимается до плотностей, как в нейтронной звезде, а затем разлетается. По форме этого разлёта можно судить о свойствах материи внутри.
В новом исследовании учёные использовали данные столкновений при энергии 1,23 гигаэлектронвольта на нуклон. Они моделировали столкновения с помощью компьютерной программы, которая учитывает, как частицы отталкиваются и сталкиваются в плотной среде. Программа варьировала два ключевых параметра: жёсткость ядерной материи (насколько сильно она сопротивляется сжатию) и силу взаимодействия частиц внутри неё. Затем расчёты сравнивались с реальными измерениями разлёта протонов.
Оказалось, что данные лучше всего описываются, если материя довольно мягкая, а столкновения частиц внутри неё слегка ослаблены. Это значит, что при высокой плотности протоны и нейтроны реже сталкиваются друг с другом, чем в свободном пространстве. Такая картина важна для понимания нейтронных звёзд — самых плотных объектов во Вселенной.
Исследование также показало: если в модели не учитывать, как взаимодействие частиц зависит от их скорости, то для согласия с экспериментом приходится делать материю искусственно жёстче. Это подчёркивает, что детали взаимодействия в плотной среде критичны для точных предсказаний.
как её написали авторы, на английском 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.
Плотность вещества в центре нейтронной звезды примерно в сто триллионов раз выше плотности воды — чайная ложка такого вещества весила бы как гора.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня инопланетяне создают сверхплотные «капли», способные пробивать корабли, — отдалённое эхо физики плотной ядерной материи.