Bausteine von Atomkernen – Protonen und Neutronen – werden von der Physik als kugelförmige Teilchen beschrieben. Aufgrund dieser Kugelsymmetrie ist das Volumen eines Atomkerns nicht vollständig ausgefüllt, sondern verfügt auch über (natürlich sehr kleine) Leerräume. Ungefähr 74 Prozent des Volumens eines Atomkerns sind von seinen Protonen und Neutronen belegt, die restlichen 26 Prozent, also ein gutes Viertel, bestehen aus Leerräumen.
Im Innern von Neutronensternen wird eine ähnliche Dichte erreicht wie in Atomkernen selbst. Die zwischen den Neutronen wirkenden Kräfte bewahren einen Neutronenstern davor, den Gravitationskollaps fortzusetzen und ein Schwarzes Loch zu bilden.
Gaspar Moreno Navarro vom Departamento de Física Teórica I der Univ. Complutense de Madrid (Spanien) und Felipe J. Llanes-Estrada von der Technischen Universität München haben sich mit dem Verhalten der Neutronen in Neutronensternen beschäftigt und propagieren die Existenz so genannter kubischer, also würfelförmiger Neutronen.
Dieser Zustand soll sich Navarro und Llanes-Estrada zufolge unter extremen Druckverhältnissen einstellen, wobei die würfelförmigen Neutronen ein Kristallgitter bilden. Mit Hilfe diverser Modelle und Theorien aus der Quantenchromodynamik berechneten sie die Verformbarkeit der Neutronen unter verschiedenen Druckverhältnissen und Masse-Energie-Dichten. Dabei fanden sie heraus, dass ein Energieaufwand von 150MeV (Megaelektronenvolt) erforderlich wäre, um ein Neutron von der sphärischen Symmetrie in die würfelförmige zu bringen. Wenn der Druck hoch genug ist, könnte diese Energie von dem Helmholtz-Potential geliefert werden.
Das Problem bei solchen Theorien liegt darin, dass sie oft nur schwierig zu belegen sind, weil entsprechende Beobachtungsdaten fehlen oder nur in nicht ausreichendem Maße vorhanden sind. So auch bei dieser Theorie: Der vermutete würfelförmige Zustand soll demnach in sehr massereichen Neutronensternen existieren, aber gerade bei diesen Objekten liegt die Masse in einem relativ schmalen Bereich. Die meisten Neutronensterne haben ungefähr 1,4 Sonnenmassen. Bei einem Durchmesser von nur 20 Kilometern besitzen sie daher schon eine fast unvorstellbare Dichte, aber trotzdem reicht der Druck noch nicht aus, um die Neutronen in den würfelförmigen Zustand zu pressen. Ab ungefähr zwei Sonnenmassen können die Kräfte zwischen den Neutronen dem Gravitationsdruck nicht mehr standhalten und der Neutronenstern kollabiert weiter zu einem Schwarzen Loch. Daher ist der Massenbereich, in dem würfelförmige Neutronen existieren, verhältnismäßig klein.
Referenz: Cubic Neutrons: http://arxiv.org/abs/1108.1859
Ein Zufallsfund könnte jetzt dabei helfen, die Theore zu bestätigen: Der Millisekunden-Pulsar PSR J1614–2230, ein sehr schnell rotierender Neutronenstern, besitzt eine Masse von 1,97 Sonnenmassen und liegt damit am oberen Ende des Massenbereichs für Neutronensterne. Er ist der schwerste bislang entdeckte Neutronenstern und könnte demnach in seinem Inneren den notwendigen Druck aufbauen, um den würfelförmigen Zustand der Neutronen herbeizuführen. Die Zustandsveränderung sollte sich auf messbare Parameter (Rotationsperiode, Dichte, etc.) auswirken, wodurch sich möglicherweise Belege für Navarros und Llanes-Estradas Theorie finden lassen.
(THK)
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