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Un accélérateur de particules vient de simuler des étoiles à neutrons en collision

Un accélérateur de particules vient de simuler des étoiles à neutrons en collision

Une seule collision d'étoiles à neutrons a jamais été observée. Cela signifie qu'il existe peu de données sur les phénomènes cosmiques. Nous avons quelques réponses aux nombreuses questions qui se posent lorsque l'on se demande ce qui se passe lorsque des objets aussi massifs entrent en collision.

Heureusement, les conditions peuvent être partiellement simulées sur Terre, grâce à l'accélérateur d'ions lourds du GSI.

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Collision d'étoiles, collision de particules

Des scientifiques de l'Université technique de Munich et du Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur les ions lourds en Allemagne (la collaboration HADES) ont récemment utilisé l'accélérateur d'ions lourds GSI pour simuler une collision de neutrons, ici même sur Terre.

Comme le rapporte Science Alert, certaines des conditions des collisions d'ions lourds sont similaires à celles des collisions d'étoiles à neutrons. Les densités et les températures, en particulier, ressemblent à l'énorme impact de deux étoiles à neutrons.

De la même manière, des photons virtuels sont produits lors de collisions d'étoiles à neutrons, ces particules peuvent également apparaître lorsque deux ions lourds entrent en collision à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.

Cependant, les photons virtuels apparaissent très rarement et sont assez faibles.

«Nous avons dû enregistrer et analyser environ 3 milliards de collisions pour finalement reconstruire 20 000 photons virtuels mesurables», a déclaré le physicien de TUM Jürgen Friese dans un communiqué de presse.

Détection du rayonnement Tchérenkov

Pour détecter les particules faibles, l'équipe a conçu une grande caméra personnalisée - 1,5 mètre carré - capable de détecter les faibles diagrammes de rayonnement Tchérenkov générés par les produits de désintégration des photons virtuels.

"Malheureusement, la lumière émise par les photons virtuels est extrêmement faible. Donc, le truc dans notre expérience était de trouver les modèles de lumière", a déclaré Friese.

"Ils ne pouvaient jamais être vus à l'œil nu. Nous avons donc développé une technique de reconnaissance de formes dans laquelle une photo de 30 000 pixels est tramée en quelques microsecondes à l'aide de masques électroniques. Cette méthode est complétée par des réseaux de neurones et de l'intelligence artificielle."

Grâce à leurs recherches, l'équipe a déterminé que deux étoiles à neutrons en collision, chacune avec une masse 1,35 fois plus grand que le Soleil, émettrait des températures de800 milliards de degrés Celsius. De telles collisions fusionnent donc des noyaux lourds.

Un aperçu de l'univers primitif

De plus, l'expérience donne un aperçu de la matière quark (matière QCD) qui prévalait dans l'univers quelques instants après le Big Bang.

"Un plasma de quarks et de gluons est passé en nucléons et autres états hadroniques liés dans l'univers primitif", expliquent les chercheurs dans leur article.

On pense que des états similaires de la matière, à des températures plus basses, existent encore à l'intérieur d'objets stellaires compacts, tels que les étoiles à neutrons. La formation d'une telle matière cosmique lors de collisions d'ions lourds donne accès à des études de la structure microscopique de la matière QCD à l'échelle femtoscale. "

La recherche a été publiée dansPhysique de la nature.


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