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Ein Teilchenbeschleuniger hat gerade kollidierende Neutronensterne simuliert

Ein Teilchenbeschleuniger hat gerade kollidierende Neutronensterne simuliert


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Es wurde bisher nur eine Neutronensternkollision beobachtet. Das bedeutet, dass es nur wenige Daten zu den kosmischen Phänomenen gibt. Wir haben einige Antworten auf die vielen Fragen, die sich stellen, wenn wir uns fragen, was passiert, wenn solch massive Objekte kollidieren.

Glücklicherweise können die Bedingungen auf der Erde dank des Schwerionenbeschleunigers der GSI teilweise simuliert werden.

VERBINDUNG: FORSCHER SAGEN JETZT, DASS SCHWARZE LÖCHER OHNE KOLLAPSIERENDE STERNE FORMEN KÖNNEN

Kollidierende Sterne, kollidierende Teilchen

Wissenschaftler der Technischen Universität München und des GSI-Helmholtz-Zentrums für Schwerionenforschung in Deutschland (HADES Collaboration) haben kürzlich den GSI-Schwerionenbeschleuniger verwendet, um eine Neutronenkollision hier auf der Erde zu simulieren.

Wie Science Alert berichtet, ähneln einige der Bedingungen bei Schwerionenkollisionen denen von Neutronensternkollisionen. Insbesondere die Dichten und Temperaturen ähneln dem enormen Einfluss zweier Neutronensterne.

Auf die gleiche Weise werden virtuelle Photonen bei Neutronensternkollisionen erzeugt. Diese Partikel können auch auftreten, wenn zwei schwere Ionen mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit kollidieren.

Virtuelle Photonen erscheinen jedoch sehr selten und sind ziemlich schwach.

"Wir mussten etwa 3 Milliarden Kollisionen aufzeichnen und analysieren, um schließlich 20.000 messbare virtuelle Photonen zu rekonstruieren", sagte der TUM-Physiker Jürgen Friese in einer Pressemitteilung.

Cherenkov-Strahlung erkennen

Um die schwachen Partikel zu erkennen, entwickelte das Team eine große kundenspezifische Kamera - 1,5 Quadratmeter -, die die schwachen Cherenkov-Strahlungsmuster erkennen kann, die durch die Zerfallsprodukte virtueller Photonen erzeugt werden.

"Leider ist das von den virtuellen Photonen emittierte Licht extrem schwach. Der Trick in unserem Experiment bestand also darin, die Lichtmuster zu finden", sagte Friese.

"Sie konnten nie mit bloßem Auge gesehen werden. Wir haben daher eine Mustererkennungstechnik entwickelt, bei der ein Foto mit 30.000 Pixeln mithilfe elektronischer Masken in wenigen Mikrosekunden gerastert wird. Diese Methode wird durch neuronale Netze und künstliche Intelligenz ergänzt."

Durch ihre Forschung stellte das Team fest, dass zwei kollidierende Neutronensterne mit jeweils einer Masse 1,35 mal größer als die Sonne würde Temperaturen von emittieren800 Milliarden Grad Celsius. Solche Kollisionen verschmelzen daher schwere Kerne.

Einblicke in das frühe Universum

Darüber hinaus bietet das Experiment Einblicke in die Quark-Materie (QCD-Materie), die kurz nach dem Urknall im Universum vorherrschte.

"Ein Plasma aus Quarks und Gluonen ging im frühen Universum in Nukleonen und andere hadronisch gebundene Zustände über", erklären die Forscher in ihrer Arbeit.

"Es wird angenommen, dass ähnliche Materiezustände bei niedrigeren Temperaturen immer noch im Inneren kompakter Sternobjekte wie Neutronensterne existieren. Die Bildung solcher kosmischer Materie bei Schwerionenkollisionen ermöglicht den Zugang zu Untersuchungen der mikroskopischen Struktur von QCD-Materie auf der Femtoskala. "

Die Forschung wurde in veröffentlichtNaturphysik.


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