우주에서 가장 힘든 자료는 무엇입니까? 대부분의 사람들은 아마도 다이아몬드, 티타늄 합금 또는 탄소 처리 강철과 같은 것을 추측 할 것입니다. 현대 과학 지식에 대한 최신 독자는 그래 핀이 물질이라고 말할 수 있습니다. 너무 힘든 물질이 너무 힘들어 코끼리의 무게가 사란 랩의 두께를 시트를 깨기 위해 필요합니다. 글쎄, 미국의 연구소의 트리오가 실시한 새로운 연구가, 캐나다는 인간에게 알려진 가장 강력한 물질을 잠재적으로 확인했을 때, 그 모든 대답이 잘못되었을 수도 있습니다.
.연구자들이 운영하는 컴퓨터 시뮬레이션은 중성자 별 지각 아래 핵 물질로 구성된 탄성 구조가 우주에서 가장 힘든 재료로 강철, 티타늄 또는 그래 핀보다 훨씬 강한 자격이 될 수 있음을 나타냅니다.
.파스타와 같은 모양으로 인해 "핵 파스타"라고 불리는 재료는 중성자 별의 지각 아래에서 약 1km, 사람에게 알려진 가장 조밀 한 물체 인 약 1km가 존재합니다. 연구자들은이 핵 파스타를 "액정"이라고하며 최대 10 j/cm의 전단 모듈러스 강도가 있습니다. 이 높은 전단 계수는이 핵 파스타를 구부리려면 1 2 illion 에 의해 방출 된 것과 동등한 기계적 힘을 적용해야한다는 것을 의미합니다. 물질의 입방 센티미터 당 TNT (1,000,000,000,000,000 톤)의 톤. 이 구조는 중성자 별의 강렬한 압력과 중력 하에서 가장 극단적 인 환경에서만 존재할 수 있습니다. 이 연구는 또한 현재까지 핵 파스타의 가장 큰 컴퓨터 시뮬레이션으로 유명합니다.
중성자 별과 핵 파스타
별이 늙어 가면 초신성으로 폭발 한 다음 스스로 붕괴됩니다. 일부 별은 블랙홀으로 완전히 무너질 수있을만큼 크고 일부 별은 너무 작고 대신 희미한 흰색 난쟁이로 무너집니다. 다른 사람들은 올바른 크기이므로 블랙홀이나 흰색 난쟁이로 바뀌는 대신 양성자와 전자를 흘리며 거의 전적으로 중성자로 구성된 매우 조밀 한 것으로 무너질 것입니다. 중성자 별은 매우 밀도가 높기 때문에 단일 티스푼 크기의 비트의 무게는 기자의 큰 피라미드보다 900 배 더 높습니다. 중성자 별의 평균 밀도는 약 3.7–5.9 × 10 kg/m입니다. 중성자 별은 Quark-Gluon Plasma로 만든 가상의 별을 제외하고는 가장 밀집된 종류의 별입니다.
중성자 별의 중성자는 일반적인 물질의 원자 핵의 입자만큼이나 서로 가깝습니다. 표면에서, 중성자는 비교적 순서대로 정기적이고주기적인 격자 구조로 자신을 배열하는 경향이 있습니다. 그러나, 별 내부의 깊은 곳에서 압력과 중력은 중성자를 더 가까이 눌러 중성자 사슬이 핵 파스타라고 불리는 복잡한 모양을 배열하게합니다. 이전 컴퓨터 시뮬레이션은 중성자 스타의 크러스트를 입자의 등방성 격자로 모델링했습니다. 현재의 연구는 핵 파스타의 역학을 이해하려는 시도, 특히 그들이 표면 아래로 이동하고 중성자 별에서 고 에너지 지각 행동을 생성하는 방법을 이해하려는 시도입니다.
.연구원들은 분자 역학을 모델링하기위한 강력한 소프트웨어를 사용하여 핵 파스타를 모델링했습니다. 두 개의 시뮬레이션 된 핵 사이의 동작을 지배하는 간단한 규칙을 정의함으로써, 소프트웨어는 동시에 상호 작용하는 수천 개의 입자의 거동을 외삽하고 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이 팀은 핵 파스타가 힘과 운동에 어떻게 반응하는지에 대한 역학을 차트를 세우기 위해 파스타 모양을 다른 방향으로 지향하는 여러 상황을 운영했습니다. 예를 들어, 첫 번째 시뮬레이션에서 연구원들은 핵 파스타를“라자냐”모양으로 모델링하여 지각과 층 아래에서 확장되는 재료의 평평한 판을 서로 꼭대기로 모델링했습니다. 이 특정 실행은 핵 "라자냐"시트에 대한 가로, 세로 및 압축 스트레스의 효과를 시뮬레이션하여 물질이 어떻게 재배치되는지 확인합니다. 구체적으로, 연구원들은 라자냐 시트가 중성자 별 내부의 스트레스를 깨뜨리고 스트레스를 바꿀 지점을 찾고있었습니다.
시뮬레이션의 두 번째 실행에서, 그들은 육각형 구멍이있는 평행 판의 격자 인“와플”형성의 역학을 모델링했습니다. 저자에 따르면,이 시뮬레이션은 아직 가장 큰 핵 파스타였습니다. 와플 모양은 재료의 육각형 구멍이 파손하는 대신 재료가 변형 될 수있는 적절한 공간을 제공함에 따라 라자냐 모양과 비교하여 상대적으로 거의 파손을 나타냈다.
.그렇다면 우리는 핵 파스타로 무엇을 만들어야합니까? 글쎄, 하나의 경우, 시뮬레이션은 이상화되었으므로 실제 핵 파스타는 정확히 을 행동하지 않을 가능성이 높습니다. 시뮬레이션이 예측대로. 특히, 그들의 시뮬레이션은 중성자의 초 유사도 또는 별의 자기장에 영향을 줄 수있는 초전도적 거동으로 인해 가능한 효과를 얻지 못했습니다. 또한, 핵 파스타의 탄성을 나타내는 탄성 상수는 계산을 통해 달성되기보다는 가정되었다.
그러나이 연구는 핵 파스타의 지질 학적 특성에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 구체적으로, 핵 파스타는 매우 강합니다. 시뮬레이션의 부적수로 인해 10 j/cm의 전단 계수 추정치가 줄어든 경우에도 결과 수는 여전히 알려진 재료보다 강하고 인간이 제조 할 수있는 물질보다 엄청나게 강합니다. 빵 껍질 아래 파스타 모양 외에도 연구원의 모델은 중성자 별이 빵 껍질에 묻힌“산”이 포함되어 있다고 예측합니다. 중성자의 산은 중력파의 주요 원천이 될 수 있습니다.
또한,이 예측은 과학의 비교적 새로운 차례를 나타냅니다. 가설을 테스트하고 예측하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션에 의존합니다. 컴퓨터의 부상은 과학자들이 매우 복잡한 현상의 정확한 시뮬레이션을 실행할 수 있도록하여 때로는 그 현상에 대한 새로운 것을 발견하는 효과에 이르기까지합니다. 이 수업은 강력한 중력장이 전통적인 관찰 방법을 불가능하게 만드는 블랙홀에 대한 연구에 적용되었습니다.
