解开中子星旋转异常：来自量子模拟的启示

第三只手烈

由偶极原子构成的超冷量子气体形成了模拟中子星内部机制的理想平台。鸣谢:伊莲娜·里坡，因斯布鲁克大学

（）据因斯布鲁克大学（克里斯蒂安·弗拉茨）：由Francesca Ferlaino和Massimo Mannarelli领导的量子物理学家和天体物理学家之间的合作，在理解中子星故障方面取得了重大突破。他们能够用超冷偶极原子数值模拟这种神秘的宇宙现象。这项研究现在发表在《物理评论快报》上，它在量子力学和天体物理学之间建立了强有力的联系，为从地球上对恒星物体进行量子模拟铺平了道路。

自从1967年首次探测到中子星信号以来，中子星就一直让科学家们着迷和困惑。中子星以其周期性闪光和快速旋转而闻名，是宇宙中密度最大的物体之一，质量与太阳相当，但被压缩成直径仅约20公里的球体。

这些恒星物体表现出一种被称为“毛刺”的特殊行为，即恒星突然加速旋转。这一现象表明中子星可能部分是超流体。在超流体中，旋转的特点是有许多微小的漩涡，每个漩涡都带有一小部分角动量。当这些漩涡从恒星的内部地壳逃逸到其坚固的外部地壳时，就会出现故障，从而增加恒星的旋转速度。

这项研究的关键因素在于“超固体”的概念——一种同时表现出晶体和超流体性质的状态——这被预测为中子星故障的必要成分。量子化的漩涡嵌套在超固体中，直到它们集体逃逸，并因此被恒星的外壳吸收，加速其旋转。最近，在超冷偶极原子的实验中实现了超固态相，这为模拟中子星内的条件提供了独特的机会。

由因斯布鲁克大学和奥地利科学院以及意大利Gran Sasso国家实验室和Gran Sasso科学研究所的研究人员进行的这项研究表明，在超冷的超固体中可能会出现故障，这种超固体是中子星内部的多功能类似物。这种突破性的方法允许对毛刺机制进行详细的探索，包括它对超固体质量的依赖。

“我们的研究在量子力学和天体物理学之间建立了强有力的联系，并为中子星的内部性质提供了一个新的视角，”第一作者埃琳娜·里坡说。小故障为中子星的内部结构和动力学提供了有价值的见解。通过研究这些事件，科学家可以更多地了解物质在极端条件下的特性。

“这项研究展示了一种获得中子星行为洞察力的新方法，并为低能地球实验室的恒星物体量子模拟开辟了新途径，”Francesca Ferlaino说。