Нейтронные звёзды: внутри — слабый сверхпроводник ✦
В сверхплотных недрах нейтронных звёзд кварки могут образовывать «цветной» сверхпроводник. Но насколько силён этот эффект? Объединив наблюдения за звёздами и теорию, физики оценили энергетическую щель: около 34 МэВ, с верхней границей в 66 МэВ — вдвое точнее прежних оценок. Оказалось, что сверхпроводимость почти не влияет на давление, лишь тонко соединяя данные о звёздах с фазовой диаграммой вещества.
Нейтронные звёзды — сверхплотные остатки мёртвых светил, чьё существование предсказал Фриц Цвикки, а устойчивость изучил Субраманьян Чандрасекар. В их недрах вещество сжато так, что кубик сахара весит с гору, а атомные ядра распадаются на кварки. Согласно квантовой теории поля, эти кварки могут спариваться в состояние цветной сверхпроводимости — экзотический родственник обычной сверхпроводимости.
Однако астрофизические измерения показали, что этот эффект исчезающе слаб.
Массы звёзд определили по пульсарам (открытым Джоселин Белл Бернелл), радиусы — с помощью телескопа NICER (фотометрия и спектроскопия рентгена), а LIGO добавил данные гравитационных волн, дрожания искривлённого пространства-времени при столкновениях. Расчёты дали верхний предел влияния сверхпроводимости — примерно 66 МэВ, что в десятки раз слабее энергии рентгеновского кванта, а скорее всего, цифра вдвое ниже.
Такой ничтожный вклад означает, что астрофизики могут смело игнорировать цветную сверхпроводимость при моделировании нейтронных звёзд. Экзотическая фаза либо возникает при ещё больших плотностях, либо вовсе не важна для всей звезды. Удивительно, что этот шёпот природы удалось расслышать сквозь грохот космических данных — тончайший эффект, выуженный из бездны.
🎯 В фазе цветной сверхпроводимости, называемой цвет-флейворной блокировкой, цвет и аромат кварков ведут себя как партнёры в танце: если повернуть один, другой автоматически поворачивается вместе с ним.