奇異夸克或不存在—新聞—科學網

2020-11-26 科學網

在中心處，超新星殘骸含有被認為含有夸克物質湯的中子星。最新研究表明，這種湯可能缺少奇異夸克。

圖片來源： (X-RAY) NASA/CXC/UNIVERSITY OF AMSTERDAM/N. REA ET AL.; (OPTICAL)DSS

和太陽核心處相比，在中子星（爆炸的中等重量恆星的殘骸）內部，壓力會攀升幾萬億億倍。幾十年來，一些理論物理學家推測，在這些條件下，一種奇怪的物質可能出現：被稱為夸克的亞原子粒子湯。如今，一項最新分析顯示，這種湯的「配方」——冷夸克物質需要修正。如果正確的話，它表明地球上的粒子加速器可能產生穩定的夸克物質。它還會使假想粒子——奇異滴徹底完蛋。散布恐懼者曾宣稱，奇異滴會摧毀世界。

原子核包括質子和中子。後兩者本身又包含3種形式的由強核力緊緊束縛在一起的上下夸克——粒子6種「味道」中的兩種。自上世紀70年代起，一些理論家預測，在像中子星核心處這樣的極端壓力下，夸克可能擺脫強力鏈，產生由冷夸克物質構成的湯。他們還預言，這種湯的「配方」和質子、中子的成分不同。這些計算表明，為使能量最小化，夸克物質應當包括第3種「味道」的夸克，即奇異夸克。

儘管奇異夸克只在瞬間出現——通常產生於粒子加速器內部的碰撞，但計算表明，此類物質可能擁有比普通核物質更低的能量。這意味著奇異夸克物質的微粒——奇異滴可能是穩定的，並且原則上普通原子核能變成它們。這種轉變需要上下夸克同時轉換成奇異夸克，而這在宇宙現有的年齡段內是不可能自然發生的事情。但在宇宙射線或者激烈的天體物理事件中產生的奇異滴可能無限期存活下來。科學家通過多種方式尋找它們，但一直無疾而終。

如今，加拿大多倫多大學核理論家Bob Holdom和同事表示，他們對夸克如何通過量子效應改變空間真空能量（夸克物質總能量的關鍵組成部分）本身進行了更好估測，從而消除了奇異夸克物質的存在。

「我們的模型使我們得以看到真空能量如何依賴於夸克的『味道』。」Holdom介紹說。在模型中混入奇異夸克造成了比此前認為的更大的能量損耗。這種損耗是如此之高，以至於冷夸克物質應當僅包含上下夸克。研究人員在日前出版的《物理評論快報》上報告了這一發現。（宗華）

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