星震：揭開最緻密恆星物質的神秘面紗

研究人員正深入探究星震的世界，試圖瞭解中子星內部宇宙中最緻密的物質。這項研究不僅架起了天文學與核物理學之間的橋樑，還透過提升核理論，為健康、安全和能源領域的潛在進展鋪平了道路。

科學家們利用星震——類似地球上地震的震動事件，但發生在中子星上——來獲取對這些超高密度恆星殘骸的全新見解。巴斯大學主導的一項最新研究表明，這些宇宙震動可能會徹底改變我們對中子星和核物質本質的理解。

透過研究這些被稱為星震學的震動，研究人員或許能夠挑戰核物理學和天文學中的現有理論。從長遠來看，這項研究在健康、安全和能源等領域也可能具有實際應用價值。

一個國際物理學家團隊，包括巴斯大學的大衛·曾博士和鄧肯·尼爾博士，以及來自德州農工大學和俄亥俄大學的同事們，進行了這項研究。他們的研究成果發表在《物理評論C》上，探討了測量星震如何能夠驗證關於核物質及其在極端條件下行為的關鍵理論。

科學家們發現，利用強大的望遠鏡從地球上測量這些震動，能夠提供有關中子星內部情況的詳細資訊。這有助於測試和驗證一種稱為手徵有效場論的理論，而該理論對於提升我們對宇宙的理解以及改善地球上的生活方式至關重要。

如今，核科學家的一個關鍵目標是深入瞭解核物質（如質子和中子）的特性和行為。這種精準的理解對於增進我們對宇宙基本構成單元和支配它們的力量的認識至關重要。

論文第一作者、博士後研究員尼爾博士表示：「我們的研究結果有望增添或改變核物理學家使用的工具，並使天文學和核物理學更加緊密地結合在一起。這些結果清楚地表明，天文觀測對核物理學可能具有重要意義，有助於連線傳統上相互獨立的研究領域。」

透過助力核理論的發展，這項研究的結果以以下方式為可能最終造福於健康、安全和能源解決方案的努力做出了貢獻：

中子星是大質量恆星燃盡所有燃料後的殘骸。這些天體在自身引力作用下坍縮，成為包含宇宙中最緻密物質的緻密天體。這些極端條件意味著，它們內部物質的特性可能提供有關物質基本性質的關鍵資訊，而這些資訊無法透過在地球上進行的實驗獲得。

目前，用於模擬極端條件下核物質的最流行技術之一是一種稱為「手徵有效場論」的方法。與任何理論一樣，驗證其預測以確保其與真實物理學相符至關重要。然而，精確測量極其遙遠的中子星非常具有挑戰性。由於這些挑戰，科學家們通常專注於研究它們的基本、大尺度特徵，而非更細微的細節。因此，很難徹底驗證有關中子星的特定科學理論。

研究共同作者大衛·曾博士表示：「我們建議，在不久的將來，可以利用星震學來獲取有關中子星內部物質的細粒度資訊，從而驗證手徵有效場論等理論。」

鄧肯·尼爾補充道：「我們提出的星震學技術的優勢在於利用已經投入執行的儀器，為現有望遠鏡提供新的應用，並在無需昂貴的新研發的情況下擴充套件核物理學的工具。隨著這項工作的發展，我們可能會發現，我們能夠利用星震學來精確確定中子星內部不同密度下物質的特性，讓天文學引領新核物理技術的發展。我們希望在巴斯擴充套件我們在星震學方面的研究，看看它能告訴我們多少資訊。」

參考文獻：鄧肯·尼爾、大衛·曾、克里斯蒂安·德里施勒、傑裡米·霍爾特和威廉·牛頓所著的《作為手徵有效場論星震學測試的共振破碎耀斑》，2025年1月27日，《物理評論C》。DOI：10.1103/PhysRevC.111.015809。

這項研究的團隊成員包括俄亥俄大學和密歇根州立大學FRIB的克里斯蒂安·德里施勒博士、德州農工大學學院站分校的傑裡米·霍爾特博士，以及德州農工大學商學院的威廉·牛頓博士。該研究由英國科學技術設施委員會和皇家學會，以及美國國家科學基金會和美國國家航空航天局資助。