Der zentrale Kernbereich des Neutronensterns

Übersteigt die Materiedichte im Kernbereich des Neutronensterns den Wert der Nukleonendichte $\rho_n= 2.8\times 10^{14}\; \mbox{g cm}^{-3}$, so wird aufgrund nicht ausreichender experimenteller Untersuchungen der Kernmaterie bei extremer Energie- und Baryonendichte die Beschreibung des inneren Aufbaus, d.h. die Bildung der Zustandsgleichung für den Neutronensternkernbereich, sehr unsicher und oft spekulativ (Baym 1993). Die bestehenden Modelle leiten sich deshalb im allgemeinen aus der Extrapolation der bei niedrigeren Energien und Dichten gewonnenen experimentellen Ergebnisse ab. Danach besteht der Dichtebereich zwischen $\rho\sim (1-2)\times \rho_n$ überwiegend aus einem entarteten, nichtrelativistischen Neutronengas mit einer geringen, je nach verwendetem Kernpotential, etwa $5-15\,\%$ betragenden Beimischung von Protonen und Elektronen (Wiringa 1988, Baym 1993). Für die Neutronen und Protonen ist unterhalb einer kritischen Temperatur von $\sim 3\times 10^8\; \mbox{K}$ der Übergang in die superfluide Phase energetisch begünstigt. Bei weiter ansteigender Materiedichte $\rho \gt 2\times \rho_n$ wird dagegen die Bildung einer realistischen Neutronenstern-Zustandsgleichung hauptsächlich durch die fehlende Kenntnis der bei diesen Dichten möglich werdenden Phasenübergänge erschwert. Die diesbezüglich relevanten Parameter sind bis heute nur ungenau bekannt.

In welchem Zustand sich die Materie also bei Dichten oberhalb $\rho \sim 10^{15}\;\mbox{g cm}^{-3}$ befindet ist spekulativ und bleibt solange den Annahmen der jeweiligen Modell-Zustandsgleichung überlassen, wie man keine experimentell gestützten Grundlagen zur Beschreibung der Materie bei solch extremen Baryonen- und Energiedichten vorliegen hat. Neue Erkenntnisse bezüglich dieser Problematik erwartet man für die Zukunft aus der unelastischen Streuung hoch-relativistischer schwerer Ionen. Die Durchführung geeigneter Experimente ist Gegenstand laufender Projekte, wie sie derzeit zum Beispiel bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung GSI in Darmstadt (Dreisigacker 1986), dem National Laboratory in Brookhaven (Baym 1991) oder bei CERN in Genf betrieben werden (Awes et al 1992).