المعكرونةُ النوويّةُ أقوى مادةٍ في الكونِ

وجد ثلاثةٌ من الباحثين المنتسبين إلى عدة مؤسسات في الولايات المتحدة وكندا أدلةً تشير إلى أنّ المادة النوويّة الموجودة تحت سطح النجوم النيوترونية المعروفة باسم “المعكرونة النووية” قد تكون أقوى مادة في الكون في ورقتهم المنشورة في مجلة Physical Review Letters وذلك استنادًا على محاكاة حاسوبية وصلوا من خلالها أنّ كثافة تلك المادة قد تصل إلى 10 مليارات مرة من الفولاذ … فما هي إذًا تلك المادة؟

المعكرونةُ النوويّةُ:

في الفيزياء الفلكية والفيزياء النووية، تُعَدُّ المعكرونة النووية نوعًا نظريًا من المواد التي يُفترَض وجودها داخل قشور النجوم النيوترونية، وبكثافة تصل إلى 1014 جم / سم3، ويؤدي التعاكس بين قوى الجذب النووي وقوى التنافر الكهربي إلى تشكيل مجموعة متنوعة من الهياكل المعقدة المجمعة من النيوترونات والبروتونات.

يسمي علماء الفيزياء الفلكية هذه الأنواع من الهياكل “المعكرونة النووية” ؛لأنّ هندسة الهياكل تشبه أنواعًا مختلفة من المعكرونة كما فى الشكل التوضيحي المرفق:

كيف تتشكل المعكرونة النووية؟

عندما تموت نجوم من حجم معين، فإنّها تنفجر باعتبارها مستعر أعظم (Supernova)، وتخرج من طبقاتها الخارجية وتترك وراءها نواة كثيفة تنهار إلى الداخل.

يمكن لهذا اللُبِّ أن يشكلَ نجمًا نيوترونيًا، يحشر كتلة الشمس أو اثنين في جسم بعرض 10 كم. هذه الكثافة المذهلة للمادة يمكن أن تؤدي إلى بعض الظواهر الغريبة.

المعكرونة النووية هي واحدة من تلك الظواهر. نظرًا لأن النيوترونات المزدحمة بالنجوم يتم عصرها ودفعها في اتجاهات مختلفة، فإنها تتخذ مجموعة من الأشكال وأنت تسافر بعمق إلى النجم، والتي طالما قارنها العلماء مع أنواع مختلفة من المعكرونة.

هل المعكرونة النووية فعلًا أقوى مادة في الكون؟!

انسِ الصلب، وانسِ الماس وحتى انسِ جميع أنواع الجرافين العجيبة، “المعكرونة النووية” قد تكون أقوى المواد في الكون، وقد أجرى الباحثون الآن عمليات محاكاة حاسوبية لاختبار مدى قوتها.

خلال هذه المحاكاة ، قام الفريق بتمديد وتشويه المعكرونة النووية لدفعها إلى أقصى حدودها، على مدار فترة تبلغ مليوني عام من وقت المعالج. كشفت الدراسة أن الكثافة المذهلة لهذا المعكرونة جعلتها أقوى بنحو 10 مليارات مرة من الفولاذ – مما يُصنفها بشكل مريح أقوى مادة معروفة في الكون حتى الآن.

هذه الكثافة العالية تجعل المعكرونة النووية لها بنية فريدة. تحت القشرة ،تتسبب القوى بين البروتونات والنيوترونات بالتجمُّع في أشكال مثل الأسطوانات الطويلة أو الطائرات المسطحة، والتي تُعرَف في الأدب باسم “اللازانيا” و “السباغيتي”، ومن هنا جاءت تسميتها “المعكرونة النووية”. معًا، الكثافة الهائلة والأشكال الغريبة تجعلان المعكرونة النووية شديدة الصلابة بشكل لا يُصدَّق.

يقول ماثيو كابلان، المؤلف المشارك للدراسة:

هناك الكثير من الفيزياء المثيرة للاهتمام التي تجري في ظل هذه الظروف القاسية، وبالتالي فإنّ فهم الخصائص الفيزيائية لنجم نيوتروني هو وسيلة للعلماء لاختبار نظرياتهم ونماذجهم.

اقرأ أيضًا: لماذا تتصرف الجسيمات على هذا النحو؟ ولماذا هذا النحو بالذات؟

مع هذه النتيجة، هناك حاجة إلى إعادة النظر في العديد من المشكلات. مثلًا، ما حجم الجبل الذي يمكنك بناؤهـ على نجم نيوتروني قبل أن تنهار القشرة ويتفكك؟ كيف سيبدو؟ والأهم من هذا، كيف يمكن لعلماء الفلك مراقبة ذلك؟”

يقول الفيزيائي إدوارد براون من جامعة ولاية ميشيغان في شرق لانسنج:

الجزء الصعب هو أنك تحتاج إلى جبل كبير.

ستدعم القشرة الأشد والأقوى الجبال الأكبر ، والتي يمكن أن تُنتج موجاتِ جاذبية أكثر قوة. لكن “كبير” هو مصطلح نسبي. نظرًا للجاذبية الشديدة لنجوم النيوترون، ستكون جبالهم بعيدة كل البعد عن جبل إفرست ، حيث يبلغ ارتفاعها سنتيمترات، وليس كيلومترات. في السابق، لم يكن العلماء يعلمون حجم الجبال التي من الممكن أن تدعمه المعكرونة النووية.

ومن النتائج الأخرى المثيرة للاهتمام التي توصلت إليها الدراسة أن عدم استقرار هذا المعكرونة النووية قد يكون قويًا بدرجة كافية لتوليد موجات الجاذبية. جاءت الاكتشافات السابقة لهذه الظاهرة من كوارث مثل اندماج الثقوب السوداء أو تصادم النجوم النيوترونية، لكن حتى النجوم النيوترونية الفردية قد تنتج تموجات أصغر بكثير، وهذا وفقًا لما يقوله فريق البحث.

نرشح لك: الثقوب السوداء تزين الكون

المصادر:
 McGill University. "Nuclear pasta, the hardest known substance in the universe." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 September 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180918110836.htm>.

 “The Elasticity of Nuclear Pasta” by M. E. Caplan, A. S. Schneider and C. J. Horowitz, is accepted for publication in Physical Review Letters.
<https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/nuclear-pasta-hardest-known-substance-universe-289729>