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    中子星可能是寻找已久的夸克星吗 中子星和夸克星有什么联系

    2020-07-08  来源:天气网  【字体:  

      天气网讯,近期,有科学家认为恒星在分子云中因引力不稳定作用而诞生,而质量较大的恒星会通过超新星爆发结束主序阶段的演化,形成残骸中子星或黑洞。目前,中子星可分为常规中子星和夸克星两类,所以中子星可能是寻找已久的夸克星。

    中子星可能是寻找已久的夸克星吗 中子星和夸克星有什么联系

      20世纪人类认识自然的重要成就之一是建立了粒子物理标准模型。它认为自然界的基本费米子包括轻子与夸克,而规范玻色子传递着它们之间的相互作用。描述夸克之间强相互作用的基本理论为量子色动力学(QCD),它在高能标(高温或高密度)极限下相互作用趋于消失,但在低能标情形夸克之间存在很强的耦合。高能微扰QCD非常成功,实验与理论很好地吻合;但QCD的低能非微扰行为却比较复杂,认识相对不足。事实上,当今高能物理领域极具挑战性的课题之一就是研究QCD的非微扰效应。

      夸克物质以夸克和胶子为基本自由度。如果忽略夸克之间的相互作用,低温夸克物质可以处理为费米气。但自20世纪70年代起,人们开始注意到,因夸克之间存在吸引作用,夸克物质的费米面很可能是不稳定的。类似于低温金属中电子的超导态,夸克物质也可能处于色超导状态。20世纪90年代关于色超导的讨论逐渐展开,提出三味色味锁相、两味色超导相等不同的色超导态。

    中子星可能是寻找已久的夸克星吗 中子星和夸克星有什么联系

      然而基于天体物理研究,也出现了“冷夸克物质处于固态相”的看法:夸克可能因其间强的相互作用而在位形空间凝聚成团。当温度足够低以致热动能远低于夸克团之间的作用能时,夸克物质呈现固态。因这种固体类似于人们日常生活中的固体,故称为普通固体。如果假设色超导能隙存在空间调制而破坏空间平移对称性,也有计算表明色超导物质也可以具有刚性。这样的超流态也可以看作为一种固体,称为超固体。

      除了微观领域的成就外,包括恒星在内的天体物理研究也加深了人们对于宇观现象的认识。对作为宇宙重要层次之一恒星的研究在天体物理学中占有关键地位。一般认为恒星在分子云中因引力不稳定作用而诞生,中心点燃核聚变反应而成为主序恒星后享受其相对漫长的一生。不同初始质量的恒星选择不同的死亡方式:质量较小的恒星最终成为白矮星,而质量较大的恒星会通过超新星爆发结束主序阶段的演化,形成残骸中子星或黑洞。

    中子星可能是寻找已久的夸克星吗 中子星和夸克星有什么联系

      中子星的平均密度超过原子核的密度。尽管中子星观测研究进展显著,但观测表现对物态依赖性并非敏感,且因几倍于原子核密度物质的状态本质上属于非微扰QCD问题,故至今关于中子星内部结构或物态一直没有定论。这导致中子星物态问题被粒子物理学家和天体物理学家所共同关注:前者寄望利用中子星这一得天独厚的天体实验室认识QCD的非微扰行为,而后者认为此问题与包括超新星在内的大质量恒星晚期演化、中子星相关若干天体物理过程等紧密联系。

      依赖物态的差异,中子星又分为常规中子星和夸克星两类。前者以核物质为主构成,后者主要组分为夸克物质。因这两类中子星结构存在明显区别,观测上分辨常规中子星或夸克星就显得尤为重要、意义深远。很遗憾,由于观测和理论上的困难,这一目标至今还没有实现。尽管尚未彻底肯定或否定夸克星的存在,但目前确实显现出一些夸克星的可能证据:例如,中子星质量和半径的限制、脉冲星射电辐射子脉冲的漂移现象,还有最近中子星碰撞的引力波研究。

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