中子星內部夸克物質或被證實,將對物理學研究產生深遠影響

2020-11-26 澎湃新聞

中子星內部夸克物質或被證實，將對物理學研究產生深遠影響

過去40年，證實中子星內部存在夸克核一直是中子星物理學最重要的目標之一。芬蘭科學家在最新一期《自然·物理學》雜誌撰文指出，他們已經找到有力證據，證明迄今最大中子星內核存在奇異的夸克物質。

研究人員解釋說，我們周圍所有普通物質都由原子組成，原子緻密的原子核由質子、中子及圍繞在其周圍的電子組成。但在中子星內部，原子會坍塌成密度極高的核物質，其中中子和質子緊緊「依偎」在一起，因此整個中子星可視為一個巨大的核。此前，科學家一直不清楚，質量最大中子星內核中的物質是否會坍塌成更奇特的夸克物質。

最新研究發現，最大穩定質量中子星核內的物質，與夸克物質的相似度遠高於與普通核物質的相似度。計算結果顯示，被確認為夸克物質的核的直徑可能超過整個中子星直徑的一半。

研究人員表示，促成這一新發現的關鍵在於天體物理學研究近期取得的兩個重要成果：中子星並和產生的引力波的測定，以及對質量接近兩倍太陽質量的大型中子星的探測。

2017年秋，美國LIGO和歐洲Virgo天文臺首次探測到兩個中子星並和產生的引力波，並推導出碰撞中子星半徑的上限約為13千米。此外，在過去10年中，科學家觀測到3顆中子星的質量達到甚至可能略微超過兩倍太陽質量。關於中子星半徑和質量的信息大大減少了與中子星物質熱力學性質相關的不確定性。

在新分析中，科學家將上述研究成果結合，對中子星物質的狀態方程（中子星物質壓力與能量密度之間的關係）進行準確預測，確認中子星內部存在夸克物質。

赫爾辛基大學副教授阿列克西·沃林恩說，中子星的確切結構仍存在諸多不確定性。自2017年秋天以來，科學家已經觀察到許多新的中子星合併事件，預計不久的將來會有進一步觀測結果，對此項研究進行證實或證偽。

（原標題：中子星內部夸克物質或被證實 將對物理學研究產生深遠影響）

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