夸克遇見中子星什麼效果？中子星上的夸克物質

夸克物質：一種由稱為夸克的亞原子粒子組成的極其密集的物質層——可能存在於中子星的中心。它也可以在地球上的粒子對撞機(比如歐洲核子研究中心的大型強子對撞機)中短暫存在。但是夸克物質的集體行為並不容易確定。本周在CERN的一個研討會上，CERN的理論部門和挪威斯塔萬格大學的Aleksi Kurkela解釋了中子-恆星數據是如何讓他和他的同事們嚴格限制這種極端形式的集體行為。

兩顆中子星合併的概念圖。圖片：University of Warwick/Mark Garlick

Kurkela和他的同事們使用了一種由LIGO和處女座的科學合作所推導出的中微子-恆星的性質，這是由兩個中子星的合併所產生的時空結構的波紋。這一特性描述了一顆恆星在受到來自伴星引力的壓力時的硬度，在技術上被稱為潮汐變形性。為了描述夸克物質的集體行為，物理學家通常使用狀態方程，它將物質狀態的壓力與其他狀態性質聯繫起來。但是他們還沒有提出夸克物質的唯一狀態方程，只得到了這些方程式的家庭。

通過將LIGO和Virgo觀測到的中子星的潮汐變形值代入中微子-恆星夸克物質的一系列狀態方程的推導中，Kurkela和他的同事們能夠極大地減小這個方程家族的規模。這樣一個縮小的家族對夸克物質的集合性質，以及更普遍地對高密度的核物質，提供了比以前更嚴格的限制。利用這些結果，研究人員將問題翻轉過來，利用夸克物質的極限來推斷中性星的性質。利用這種方法，研究小組得到了中子星的半徑和質量之間的關係，發現中子星的最大半徑是太陽的1.4倍，應該在10到14公里之間。

博科園-科學科普｜參考期刊文：物理評論快報｜來自：CERN

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