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Un acelerador de partículas acaba de simular la colisión de estrellas de neutrones

Un acelerador de partículas acaba de simular la colisión de estrellas de neutrones

Solo se ha observado una colisión de estrellas de neutrones. Eso significa que hay pocos datos sobre los fenómenos cósmicos. Tenemos algunas respuestas a las muchas preguntas que surgen cuando nos preguntamos qué sucede cuando chocan objetos tan masivos.

Afortunadamente, las condiciones se pueden simular parcialmente en la Tierra, gracias al acelerador de iones pesados ​​de GSI.

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Estrellas en colisión, partículas en colisión

Científicos de la Universidad Técnica de Munich y el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados ​​en Alemania (la Colaboración HADES) utilizaron recientemente el acelerador de iones pesados ​​GSI para simular una colisión de neutrones, aquí mismo en la Tierra.

Como informa Science Alert, algunas de las condiciones en las colisiones de iones pesados ​​son similares a las de las colisiones de estrellas de neutrones. Las densidades y temperaturas, en particular, se asemejan al enorme impacto de dos estrellas de neutrones.

De la misma manera, los fotones virtuales se producen en las colisiones de estrellas de neutrones, estas partículas también pueden aparecer cuando dos iones pesados ​​chocan a velocidades cercanas a la de la luz.

Sin embargo, los fotones virtuales aparecen muy raramente y son bastante débiles.

"Tuvimos que registrar y analizar alrededor de 3 mil millones de colisiones para finalmente reconstruir 20,000 fotones virtuales medibles", dijo el físico de TUM Jürgen Friese en un comunicado de prensa.

Detectando la radiación de Cherenkov

Para detectar las partículas débiles, el equipo diseñó una gran cámara personalizada (1,5 metros cuadrados) que puede detectar los tenues patrones de radiación de Cherenkov generados por los productos de desintegración de los fotones virtuales.

"Desafortunadamente, la luz emitida por los fotones virtuales es extremadamente débil. Así que el truco en nuestro experimento fue encontrar los patrones de luz", dijo Friese.

"Nunca podrían verse a simple vista. Por lo tanto, desarrollamos una técnica de reconocimiento de patrones en la que una foto de 30.000 píxeles se trama en unos pocos microsegundos utilizando máscaras electrónicas. Ese método se complementa con redes neuronales e inteligencia artificial".

A través de su investigación, el equipo determinó que dos estrellas de neutrones en colisión, cada una con una masa 1,35 veces más grande que el Sol, emitiría temperaturas de800 mil millones de grados Celsius. Por tanto, tales colisiones fusionan núcleos pesados.

Información sobre el universo temprano

No solo eso, el experimento proporciona información sobre la materia de los quarks (materia QCD) que prevalecía en el universo momentos después del Big Bang.

"Un plasma de quarks y gluones hizo la transición a nucleones y otros estados ligados a hadrónicos en el universo temprano", explican los investigadores en su artículo.

"Se cree que todavía existen estados similares de la materia, a temperaturas más bajas, en el interior de los objetos estelares compactos, como las estrellas de neutrones. La formación de tal materia cósmica en colisiones de iones pesados ​​proporciona acceso a estudios de la estructura microscópica de la materia QCD en la femtoscala ".

La investigación ha sido publicada enFísica de la naturaleza.


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