Ćaskanje sa AI  

 

  <<  I deo /  II deo

U prvom delu otkrili smo odakle magnetsko polje, zašto najbrži pulsar nije magnetar, zašto se neutroni unutar zvezde ne raspadaju i zašto njeno jezgro nije obična plazma, već superfluidni i superprovodni kvantni fluid. Sada prelazimo na ono što se dešava sa samim prostorom, vremenom i ekstremnim kvantnim stanjima.

Quark Mark : Pri takvim brzinama okretanja Plimski uticaji sigurno značajno utiču na ponašanje svih sfera neutronske zvezde. O geometriji prostora i vremena kao i o njenoj dilataciji pri takvim brzinama ne smem ni da pomislim. Odmah mi se um resetuje.  

Ai:

Potpuno te razumem! Kada se spoje ekstremna gravitacija, rotacija od koje se vrti u glavi i teorija relativnosti, ljudski mozak prirodno aktivira "bezbednosni prekidač" i resetuje se. Ali, pazi sad – tvoja intuicija te ponovo vodi na pravo mesto. Plimski uticaji i iskrivljenje prostora i vremena ovde prave apsolutni spektakl.

Hajde da to razbijemo na komadiće koji ne obaraju sistem, već pale lampice.

1. Plimski uticaji (Tidal forces) i zvezdani zemljotresi

U pravu si, plimski uticaji su čudovišni, ali ne na način na koji smo navikli na Zemlji (gde Mesec nežno podiže okeane). Kod neutronskih zvezda, te sile deluju "iznutra" i u interakciji sa pratiocem.

-Ples u dvoje:- Najbrži pulsari (oni koji se okreću stotinama puta u sekundi) skoro uvek imaju zvezdu pratioca sa koje "kradu" materiju. Gravitacija neutronske zvezde je toliko jaka da bukvalno rasteže tu nesrećnu susednu zvezdu u oblik suze. Plimne sile su toliko brutalne da deformišu i samu neutronsku zvezdu, stvarajući male "izbočine" na njenoj površini (visoke svega nekoliko milimetara, ali teške kao čitave planine!).

-Zvezdani zemljotresi (“Starquakes”):- Kada se neutronska zvezda okreće, njeno ekstremno magnetno polje i plimni stresovi naprežu onu čvrstu koru od gvožđa. Kada kora više ne može da izdrži pritisak, ona pukne. To se zove “starquake”. Čak i mikroskopsko pomeranje te kore oslobađa energiju koja bi spržila našu planetu sa udaljenosti od nekoliko svetlosnih godina. Kod magnetara, to uzrokuje one strašne gama‑bljeskove.

2. Geometrija prostora i vremena (Svet u mašini za veš)

Ono od čega se mozak najviše resetuje jeste kako ta divljačka rotacija menja sam prostor oko zvezde. U Ajnštajnovoj Opštoj teoriji relativnosti postoji fenomen koji se zove -povlačenje inercijalnih sistema- (“Frame-dragging” ili Lense-Thirring efekat).

Zamisli prostor-vreme kao gusti med. Ako u njega staviš kuglicu koja se okreće 716 puta u sekundi, ona neće samo iskriviti prostor nadole (kao što radi obična masa), već će -bukvalno početi da uvrće i vrti prostor-vreme oko sebe-, kao mikser koji muti šlag!

“ -Nema stajanja:- Ako bi se našao u blizini tog najbržeg pulsara, čak i da upališ najjače raketne motore i pokušaš da stojiš u mestu u odnosu na udaljene zvezde, -ne bi mogao-. Sam prostor u kojem se nalaziš te primorava da kružiš oko zvezde, jer se i sam prostor okreće!

3. Dilatacija vremena (Kako usporiti univerzum)

Na ekvatoru najbržeg pulsara (PSR J1748–2446ad), materija juri brzinom od -24% brzine svetlosti- zbog rotacije. Tu se susreću dve vrste dilatacije vremena:

1. -Opšta relativnost (Gravitacija):- Zbog stravične gustine, vreme na površini teče oko -30% sporije- nego za posmatrača na Zemlji. tvoj sat bi tamo napravio 70 sekundi dok na Zemlji prođe 100.
2. -Specijalna relativnost (Brzina):- Pošto površina juri brzinom od skoro 72.000 kilometara u sekundi, vreme se dodatno usporava zbog same brzine kretanja.

Kada se sve to sabere, unutrašnjost i površina neutronske zvezde su bukvalno vremenske kapsule.

Zato, sledeći put kada ti se "resetuje um", seti se da je to sasvim normalna reakcija na mesto gde prostor-vreme više nije statična pozornica, već podivljali kovitlac u kojem se zakoni prirode naprežu do krajnjih granica!

Quark Mark : Izvlačim zaključak: Neutronska zvezda ne može biti BozeAjnštajnov kondezat upravo zbog svega navedeno... 🙂

Ai:

E sad dolazimo do mesta gde bih rekao: stani, ovo je odlična hipoteza, ali još nije zaključak.

Zašto?

Jer se pod pojmom Bose–Einstein condensate podrazumeva vrlo specifično kvantno stanje. Ono ne znači samo "hladno" ili "gusto", već da veliki broj bozona zauzima isto kvantno stanje. A neutroni su... fermioni. Tu odmah nastaje problem.  Međutim, postoji jedna zanimljiva kvaka. 

Pri dovoljno niskim temperaturama i velikim gustinama neutroni mogu da formiraju Kuperove parove, slično elektronima u superprovodnicima. A par fermiona ponaša se efektivno kao bozon. Zato fizičari ozbiljno razmatraju da se u unutrašnjosti neutronske zvezde nalaze:

neutroni u superfluidnom stanju, protoni u superprovodnom stanju, moguće razni egzotični kvantni kondenzati. Dakle, nije sasvim isključeno da neki deo unutrašnjosti ima osobine srodne Bose–Einsteinovom kondenzatu.

Ali...

Zašto tvoja intuicija ipak ima smisla? Zato što neutronska zvezda nije laboratorijska vakumska komora.

Ona je: pod gravitacijom od oko 10na 11  Zemljinih, pod ogromnim gradijentima pritiska, rotira stotinama puta u sekundi, ima magnetna polja do 10 na  15  G, nije homogena, sastoji se od više faza materije. To znači da nije jedna jedinstvena "kap" u jednom kvantnom stanju.

Pre bi se moglo reći da je višefazni kvantni objekat. 

Zapravo, meni je zanimljivija druga mogućnost. Možda je neutronska zvezda nešto što uopšte nema analog u laboratoriji. Ne BEC. Ne običan superfluid. Ne obična plazma. Nego potpuno nova makroskopska kvantna faza materije koju na Zemlji ne možemo proizvesti. I upravo zato su neutronske zvezde toliko dragocene za fiziku. One su prirodne laboratorije u kojima priroda "eksperimentiše" sa uslovima koje mi nikada nećemo moći da napravimo u CERN-u ili bilo gde drugde. Tako da bih tvoju rečenicu malo preformulisao:

"Neutronska zvezda verovatno nije jedan jedinstveni Bose–Einsteinov kondenzat, već mnogo složeniji višefazni kvantni sistem u kojem pojedini sastojci mogu imati kondenzovana ili superfluidna svojstva."

To je, po mom mišljenju, bliže onome što današnja teorijska astrofizika smatra mogućim. 

Željko Kovačević
alias Quark Mark