Niemand zal ooit kunnen horen wat voor geluiden er binnenin een neutronenster worden geproduceerd. Een groep wetenschappers heeft nu wel iets gemaakt waarmee je die geluiden kunt nabootsen.
De wetenschappers stonden onder leiding van natuurkundige Martin Zwierlein van het Massachusetts Institute of Technology. Ze luisterden naar geluiden die door een zogeheten ideale vloeistof bewegen. Dat is een vloeistof of gas met de laagst mogelijke hoeveelheid wrijving.
Hoewel de omstandigheden volledig anders zijn, kun je volgens Zwierlein met dit experiment uitvogelen wat de resonantiefrequenties zijn in het hart van een neutronenster. Die resonantiefrequenties bepalen wat voor geluiden daar geproduceerd kunnen worden.
Duizenden geluidsgolven
Volgens de huidige theorieën bevat de kern van een neutronenster materiedeeltjes die elkaar onderling sterk beïnvloeden. Wanneer materiedeeltjes dit soort krachtige wisselwerkingen aangaan, gedragen ze zich samen als een ideale vloeistof.
Zwierleins team creëerde zijn eigen ideale vloeistof met een gas dat bestond uit lithiumatomen. De atomen werden bijeengehouden in een kleine kubusvormige ruimte, afgesloten door muren van laserlicht.
Vervolgens stuurden de onderzoekers duizenden geluidsgolven door het gas. Daarbij lieten ze de frequentie van de geluidsgolven steeds verder toenemen. De golven konden alleen door het gas heen bewegen wanneer hun frequentie overeenkwam met de resonantiefrequentie.
Complexere stromingen
‘De kwaliteit van de resonanties vertelt me iets over de viscositeit, oftewel de stroperigheid, van de vloeistof’, zegt Zwierlein. ‘Een vloeistof met een lage viscositeit kan een zeer sterke geluidsgolf produceren die heel hard weerklinkt. Een heel stroperige vloeistof heeft juist helemaal geen goede resonanties.’
Door de resonanties in het gas te bestuderen, ontdekten de onderzoekers dat het gas de laagst mogelijke viscositeit had die de wetten van de quantummechanica toestaan. Dat bevestigde dat ze een ideale vloeistof hadden gemaakt. De onderzoekers hopen dat met hun vloeistof andere, complexere stromingen kunnen worden gemodelleerd, zoals die in neutronensterren.
‘Hoewel de astrofysische omgeving volstrekt anders is, kunnen quantumsystemen in het lab ons inspiratie laten opdoen over hoe we neutronenstermodellen kunnen verbeteren’, zegt Vanessa Graber, neutronensteronderzoeker aan het Instituut voor Ruimtewetenschappen in Barcelona. ‘Experimenten waarin de eigenschappen van deze ideale vloeistoffen worden gemeten, zijn heel belangrijk om de daarmee samenhangende verschijnselen in neutronensterren beter te begrijpen.’
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Science.
