解开中子星旋转异常：来自量子模拟的见解

　　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一神秘的宇宙现象。这项研究建立了量子力学和天体物理学之间的紧密联系，并为地球上恒星物体的量子模拟铺平了道路。

　　自1967年首次探测到中子星的特征以来，中子星一直令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，其质量与太阳相当，但被压缩成一个直径只有20公里左右的球体。这些恒星物体表现出一种被称为“故障”的奇特行为，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，旋转的特征是许多微小的漩涡，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外壳逃逸到固体的外部外壳时，就会发生故障，从而增加了恒星的旋转速度。

　　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特性的状态——这被预测为中子星故障的必要因素。量子化的漩涡在超固体中筑巢，直到它们集体逃离，最终被恒星的外壳吸收，加速了它的旋转。最近，在超冷偶极原子实验中实现了超固相，为模拟中子星内部条件提供了独特的机会。

　　因斯布鲁克大学、奥地利科学院、意大利格兰萨索国家实验室和格兰萨索科学研究所的研究人员最近进行的一项研究表明，在超冷的超固体中可能出现小故障，这是中子星内部的通用类似物。这种突破性的方法允许对故障机制进行详细的探索，包括它对超固体质量的依赖。“我们的研究建立了量子力学和天体物理学之间的紧密联系，并为中子星的内部本质提供了一个新的视角，”第一作者埃琳娜·波利说。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极端条件下物质的特性。

　　“这项研究展示了一种新的方法来深入了解中子星的行为，并为低能地球实验室的恒星物体的量子模拟开辟了新的途径，”Francesca Ferlaino强调说。

　　这项研究发表在《物理评论快报》上，并得到了奥地利科学基金FWF和欧洲研究委员会ERC等机构的资助。