奇异物质 奇异矮星真的存在吗?它会不会隐藏在白矮星之中

我们所看到的世界是围绕夸克建立的,它们构成了原子的核心。虽然有六种类型的夸克,但普通物质只有两种:上夸克和下夸克。质子有两个上夸克和一个下夸克,而中子有两个下夸克和一个上夸克。在地球上,其他四种类型的夸克只有在粒子加速器中才能看到。但在宇宙中,它们能自然地出现在密度大的物体中,比如中子星。
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▲中子星与夸克星
中子星的标准模型认为,中子在其内部基本保持完整。因此,中子星就像一个巨大的原子核,是靠引力而不是强大的核力而保持在一起的。但我们并不完全了解中子在极端温度和密度下是如何相互作用的。中子星内部的中子有可能分解成夸克汤,形成所谓的夸克星。夸克星看起来像中子星,但会稍微小一些。
如果存在夸克星,则高能上下夸克可能会碰撞而产生奇夸克。奇夸克比上下夸克重得多,所以奇夸克倾向于形成一种被称为奇异子的新型核子。一个简单的奇异子由一个上夸克、一个下夸克和一个奇夸克组成。由于奇异子的密度比质子和中子大得多,所以两者之间的接触会撕裂质子和中子以产生更多的奇异子。本质上,如果奇异物质与正常的物质接触,用不了多久它就会变成奇异物质。
虽然奇异物质是一个有趣的想法,但它并不受欢迎。首先,如果奇异夸克物质在某些中子星中形成,那么它应该在所有中子星中都形成,从而导致中子星坍缩。还有一个事实是,奇夸克可以出现在规则的质子和中子中。尽管一个质子是由两个上夸克和一个下夸克“组成”的,但这只是一个平均值,量子涨落意味着奇夸克会在短时间内出现。但是它们不稳定,也不会把核子变成奇异物质。所以,如果奇异物质确实存在,它可能只存在于大而稠密的物体中。
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▲奇夸克可以出现在规则的核子中
奇异物质|奇异矮星真的存在吗?它会不会隐藏在白矮星之中】尽管如此,在宇宙中寻找奇异物体还是值得的,最近一项研究发现了一些候选物质。这些假想物体的质量类似于白矮星,但它们不是由简并态的常规物质构成,而是由奇夸克物质构成。因此,它们会比白矮星小得多。
为了找到这些天体,研究小组查看了来自蒙特利尔白矮星数据库(MWDD)的数据,该数据库拥有超过5万颗白矮星的数据。如果你知道一颗恒星的质量和表面引力,你就可以很容易地计算出它的半径,然后将它们与白矮星的质量和半径关系进行比较。白矮星大多遵循这种特殊的质量和半径关系,但研究人员在数据库中发现了例外的8颗,它们的尺寸要小得多,与奇异矮星的预测相符。
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▲白矮星的质量半径关系
这项工作的数据还不足以证明这些天体是奇异矮星,但它们值得进一步研究。

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