Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yong Gaochan de l'Institut de physique moderne (IMP) de l'Académie chinoise des sciences a proposé une nouvelle méthode expérimentale pour sonder le potentiel d'hyperon, offrant de nouvelles informations sur la résolution du « puzzle d'hyperon » de longue date dans les étoiles à neutrons. Ces résultats ont été publiés dans Lettres de physique B et Revue physique c.
Selon les théories conventionnelles, les densités extrêmes dans les étoiles à neutrons conduisent à la production d'hyperons contenant des quarks étranges (par exemple, les particules λ). Ces hyperons adoucissent considérablement l'équation d'état (EOS) et réduisent la masse maximale des étoiles à neutrons. Cependant, les observations astronomiques ont découvert des étoiles à neutrons avec des masses approchant ou même dépassant deux fois celle du soleil, contredisant les prédictions théoriques.
Le potentiel d'hyperon fait référence au potentiel d'interaction entre un hyperon et un nucléon. Visant à résoudre le «Neutron Star Hyperon Puzzle», l'étude du potentiel d'hyperon est devenue un sujet de frontière dans le domaine interdisciplinaire du nucléaire et de l'astrophysique. Actuellement, on pense que si les potentiels d'hyperon présentent une répulsion plus forte à des densités élevées, ils pourraient contrer l'effet d'adoucissement de l'EOS, permettant ainsi aux étoiles à neutrons massives d'exister.
« Un moyen efficace de contraindre les potentiels d'hyperon à haute densité repose sur des expériences de collision lourde.
Pour relever ce défi, les chercheurs ont proposé une nouvelle conception d'expérience. La méthode utilise des noyaux atomiques contenant des hypeons λ comme projectiles pour bombarder les noyaux ordinaires à une énergie de laboratoire de 400 MeV, qui est en dessous du seuil de production d'hyperon λ. Cela garantit que tous les hyperons λ observés proviennent des composants primordiaux de l'hypernuclei projectile plutôt que d'être généré pendant les collisions.
En analysant le flux elliptique des hypeons λ, les chercheurs ont découvert que dans la région de rapidité négative, la résistance au flux elliptique est très sensible au potentiel d'hyperon à haute densité. En revanche, la région de rapidité positive reflète la force du potentiel d'hyperon à basse densité. Cela permet l'extraction directe des paramètres de potentiel d'hyperon à travers différents régimes de densité à partir des données expérimentales.
De plus, les chercheurs ont étudié les mécanismes de production des hypertritons légers. Les simulations de collisions carbone-carbone ont révélé que la production d'hyperon est principalement influencée par les EOS nucléaires, tandis que la formation d'hypernuclei légère présente une sensibilité plus forte au potentiel d'hyperon à des densités élevées et faibles, en fonction des énergies de faisceau incident de 1,1 GEV et 1,9 GEV.
Ces résultats fournissent un cadre pour les futures expériences pour résoudre le puzzle Hyperon. « Nous espérons que des recherches expérimentales pertinentes seront effectuées dans des installations scientifiques à grande échelle, faisant progresser ainsi notre compréhension des interactions fortes entre les particules étranges et non d'efforts », a déclaré Yong.
