Наука

Внутренняя кора нейтронной звезды характеризуется наличием нейтронной сверхтекучей жидкости. Сверхтекучая жидкость – это жидкость, не имеющая вязкости. В нейтронной звезде это означает, что сверхтекучесть позволяет нейтронам течь без сопротивления. Чтобы точно предсказать свойства нейтронной материи на самых низких энергетических уровнях в этой форме с низкой плотностью, исследователи проводят теоретические расчеты, которые обычно предполагают, что нейтроны объединяются, образуя «куперовские пары». В этом исследовании использовались искусственные нейронные сети для получения точных прогнозов, не полагаясь на это предположение. Исследование модифицировало стандартный «одночастичный» подход, введя «скрытые» нейтроны, которые облегчают взаимодействие между «настоящими» нейтронами и кодируют квантовые корреляции многих тел. Это позволяет куперовским парам естественным образом возникать во время расчета.

Влияние

Понимание сверхтекучести нейтронов дает важное понимание нейтронных звезд. Это проливает свет на их механизмы охлаждения, их вращение и такие явления, как сбои — внезапные изменения скорости их вращения. Хотя ученые не могут экспериментально получить прямой доступ к материи нейтронной звезды, фундаментальные взаимодействия, которые управляют поведением этой материи, такие же, как те, которые управляют атомными ядрами на Земле. Исследователи работают над созданием простых, но предсказуемых ядерных взаимодействий. Точное решение квантовой задачи многих тел является важной частью оценки качества этих взаимодействий. В этой работе используются простые взаимодействия, которые хорошо согласуются с предыдущими расчетами, предполагающими гораздо более сложные взаимодействия.

Краткое содержание

Нейтронная материя низкой плотности характеризуется захватывающими возникающими квантовыми явлениями, такими как образование куперовских пар и возникновение сверхтекучести. Для изучения этого режима плотности исследователи использовали искусственные нейронные сети наряду с передовыми методами оптимизации. Используя упрощенную модель взаимодействия между нейтронами, исследователи рассчитали энергию на частицу и сравнили результаты с результатами, полученными при весьма реалистичных взаимодействиях. Этот подход конкурирует с другими вычислительными методами за небольшую часть стоимости.

Финансирование

Эта работа поддерживается Управлением науки Министерства энергетики (DOE), Управлением ядерной физики, Управлением науки Министерства энергетики, Управлением передовых научных компьютерных исследований, программой научных открытий посредством передовых вычислений (SciDAC) NUCLEI и Национальной научной программой США. Фундамент. Для численных расчетов использовались Лабораторный вычислительный ресурсный центр Аргоннской национальной лаборатории и компьютеры Аргоннского вычислительного комплекса, являющегося пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики США.