一支國際聯(lián)合研究團(tuán)隊利用雙中子星并合過程中的引力波輻射特性研究核物質(zhì)轉(zhuǎn)變，取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《物理評論快報》，并被美國物理學(xué)會《物理》雜志作為亮點(diǎn)報道。

有研究預(yù)測，在每立方厘米萬億千克的極高密度物質(zhì)中，夸克可以從亞原子粒子中釋放出來。這種夸克物質(zhì)被認(rèn)為存在于宇宙極早期(宇宙誕生一毫秒以內(nèi))，也可能形成于中子星內(nèi)部或是并合產(chǎn)物中。不過，迄今尚未發(fā)現(xiàn)這種奇特的物質(zhì)狀態(tài)。

論文第一作者及通訊作者、中國科學(xué)院紫金山天文臺(以下簡稱紫金山天文臺)博士研究生黃永嘉及其導(dǎo)師、紫金山天文臺研究員范一中，與日本多位教授合作，通過數(shù)值模擬揭示雙中子星并合過程中引力波輻射的一個新特征，并預(yù)測這一過程可以被第三代地面引力波探測器探測到。

數(shù)值模擬顯示，雙中子星并合后如果不立即塌縮成為黑洞，那么將形成快速較差轉(zhuǎn)動的超重中子星，輻射強(qiáng)烈的引力波，并表現(xiàn)出一些特征譜峰。隨著并合過程中系統(tǒng)核心密度的升高，強(qiáng)子物質(zhì)如果向夸克物質(zhì)轉(zhuǎn)變，則會導(dǎo)致引力波的頻率突然下降，確切的下降取決于夸克模型的狀態(tài)方程。

據(jù)黃永嘉介紹，研究團(tuán)隊首次研究了雙中子星并合過程中夸克-強(qiáng)子渡越狀態(tài)方程的性質(zhì)。低密度時，體系由強(qiáng)子物質(zhì)主導(dǎo);當(dāng)夸克物質(zhì)達(dá)到飽和，狀態(tài)方程快速硬化，釋放更多壓力。當(dāng)并合系統(tǒng)的最大密度在渡越區(qū)時，系統(tǒng)整體變得更松散，其引力波頻率也比強(qiáng)子系統(tǒng)的低。定量計算表明，第三代引力波探測器可以有效探測到這一引力波輻射頻率的降低。《物理》雜志的報道稱，該研究有望聽見核物質(zhì)相變的“聲音”。

黃永嘉向《中國科學(xué)報》解釋道：“這里使用聽見聲音來類比引力波觀測，一是雙星并合的引力波頻率(幾十到幾千赫茲)和人耳聽見的聲音頻率類似，二是引力波的定位方式和人通過兩個耳朵辨別源的方法是相似的。”(記者沈春蕾)

關(guān)鍵詞： 第三代引力波探測器有效探測輻射頻率降低 有望聽見核物質(zhì)相變的聲音 雙中子星并合過程 下降取決于夸克模型的狀態(tài)方程