Старый завод, где вместо станков — атомные ядра, а вокруг кипит нейтринное излучение. Когда массивная звезда исчерпывает топливо, её ядро сжимается в сотню раз, а температура взлетает до миллиардов градусов. В этот момент ядерная материя может скачком перестроиться — как вода, которая мгновенно превращается в лёд под огромным давлением, но здесь рождается не лёд, а кварковое вещество: протоны и нейтроны распадаются на свои кирпичики — кварки.
Авторы создали новую модель вещества (уравнение состояния) с плавным изменением числа частиц-участников при высоких плотностях. В расчётах это сработало как спусковой крючок: ядро резко сжимается, потом отскакивает, и ударная волна разносит звезду. Главный след — очень долгая нейтринная вспышка, длящаяся в разы дольше, чем в прежних моделях с жёсткой границей между фазами. Если телескопы поймают такой затяжной сигнал, мы впервые увидим рождение нейтронной звезды с кварковым нутром.
Так умирающая сверхновая превращается в природную лабораторию: по длительности нейтринного «крика» и рисунку гравитационных волн мы сможем заглянуть в самую плотную материю Вселенной, не покидая Земли.
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.10396
This article reviews critically the core-collapse supernova explosion mechanism associated with a sufficiently strong first-order phase transition from normal nuclear, in general hadronic matter to deconfined quark matter, which commonly assumes Gibbs conditions for the coexistence of phases and a phase transition construction accordingly. To this end, a novel class of multi-purpose equation of state (EOS) is developed, based on the modified excluded volume (MEV) approach employing a medium-dependent excluded-volume functional within the relativistic mean field framework with density-dependent meson-nucleon couplings. The chosen MEV parametrisation features the change in the number of degrees of freedom, mimicking the EOS softening in excess of nuclear saturation density, featuring a first-order phase transition with van der Waals like behaviour and the presence of a critical point at high temperatures. Simulations of core-collapse supernovae are performed, based on general relativistic neutrino radiation hydrodynamics in spherical symmetry, in order to explore the previously reported supernova explosion scenario within this class of phenomenological modified microscopic hadronic EOS. A burst-like neutrino signature is released, substantially longer than previously reported based on common hadron-quark hybrid model EOS with two-phase approach and Gibbs phase-transition construction, as observable signal, which is complemented by a gravitational wave mode analysis.
Нейтринная вспышка от такого взрыва может длиться несколько секунд — для сравнения, обычный коллапс ядра выдаёт сигнал в десять раз короче, и эту разницу можно заметить даже с расстояния в тысячи световых лет.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты ведёт себя как единая кварковая структура — фазовые переходы в нём порождают загадочные явления, похожие на описанные в статье нейтринные сигналы.