【摘要】：盡管物質(zhì)世界以不熟悉的暗物質(zhì)、暗能量為主,但自然界的精彩卻要歸功于相對少量的那些重子物質(zhì).日常生活中原子核之間Coulomb排斥有效地阻止它們通過擠壓物質(zhì)而聚合起來,然而天體極端環(huán)境時常出人意料:大質(zhì)量恒星演化至晚期時,其核心引力如此之強以至于其他任何力(當(dāng)然包括Coulomb排斥)都難以媲美——壓縮重子物質(zhì)就這樣在超新星爆發(fā)過程中誕生,并表現(xiàn)為觀測到的脈沖星.對這類壓縮重子物質(zhì)的研究將不僅加深對強作用基本性質(zhì)的認(rèn)識,而且有助于檢驗引力理論、探測低頻引力波、建立精確的時間標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)航體系,還是我國在建或擬建大型天文望遠(yuǎn)鏡的核心課題.歷史上Landau曾推測恒星核心存在巨大的原子核(后來發(fā)展成為"中子星"模型),我們經(jīng)過研究后卻認(rèn)為脈沖星其實是由夸克集團而構(gòu)成的凝聚體.夸克集團作為超新星爆發(fā)形成壓縮重子物質(zhì)的基本單元這一想法十年來并未被觀測排除,而且我們還期待未來功能更強大的觀測設(shè)備檢驗它.
【圖文】：

中國科學(xué):物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)2013年第43卷第10期1291圖1(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)不同類型的脈沖星結(jié)構(gòu)模型.強子星(HadronStar)內(nèi)部無游離夸克組成的夸克物質(zhì),而中心密度足夠高時會形成具有夸克物質(zhì)核心的混合/混雜星(Hybrid/MixedStar).幾乎完全由夸克物質(zhì)構(gòu)成的致密星稱為夸克星(QuarkStar).以夸克集團為主要自由度的夸克集團星(Quark-ClusterStar)有別于通常的中子星和夸克星.強子星和混合/混雜星是引力束縛的,這兩類致密星都擁有由原子核和電子氣等組成的殼層(Crust);而夸克星和夸克集團星的表面是色作用自束縛的,原則上可以不具有殼層.表面直接裸露的夸克(集團)星稱為裸夸克(集團)星Figure1(Coloronline)Differentmodelsofpulsarstructure.Quarksareconfinedinhadronsofhadronstars,whilequarkmatterwouldexistinacoreofhybrid/mixedstarwhosecentraldensitycouldbehighenoughtomakequarksde-confined.Aquark-clusterstarisacondensedobjectofquarkclustersviaresidualcolorinteraction,whichdistinguishesfromconventionalbothneutronandquarkstars.Bothhadronstarandhybrid/mixedstarareboundbygravity,whicharecoveredbycrustswithnucleiandelectrons,whilequarkstarandquark-clusterstararestronglyself-boundonsurface.Abare(crusted)quarkorquark-clusterstarisonewithout(with)acrust.過反應(yīng)方程(1)將一個質(zhì)子和一個電子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�新的粒子,即稍后由Chadwick發(fā)現(xiàn)的“中子”.在20世紀(jì)已成功建立的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中,基本費米子(夸克與輕子)及傳播其間相互作用的規(guī)范玻色子才是沒有結(jié)構(gòu)的,而質(zhì)子(uud)與中子(udd)并非30年代人們所認(rèn)為的點粒子.所以方程(1)的本質(zhì)其實是通過反應(yīng)e+ud+e將一個u-夸克轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�d-夸克.實際上,除了核子中含有的u和d價夸

鏡的運行,脈沖星定將在展現(xiàn)其認(rèn)識自然角色的同時服務(wù)于人類開拓自然的實踐之中.5總結(jié)80年多前,Landau為了解決恒星能量來源的問題,綜合了對引力束縛恒星的相關(guān)研究與Gamow原子核不可壓縮液滴的猜想,提出了巨大原子核的概念.盡管因時代的局限性Landau的觀點充斥著不少經(jīng)不起歷史推敲的錯誤概念,但至今我們還不得不提及它:因為“密度跟原子核相當(dāng)?shù)暮暧^物質(zhì)”(即所謂的壓縮重子物質(zhì))概念在那里被認(rèn)真地考慮,并且為了理解當(dāng)今探測到的大量天文觀測現(xiàn)象,我們離不開這種物質(zhì).Landau的概念逐步得到發(fā)展,特別是在脈沖星圖380多年前Landau推測的“中子”星(a)逐漸發(fā)展成當(dāng)今流行的通常中子星(b);而夸克集團星有別于前兩者,是夸克集團的凝聚體(c)Figure3Neutronstarwasspeculatedmorethan80yearsago,whichisthendevelopedtonormalneutronstarofthemainstream.Quark-clusterstar,ascondensedmatterofquarkclusters,distinguishesfrombothneutronandconventionalquarkstars,whichweexpecttotestfurtherbyfutureobservationswithadvancedfacilities.

【共引文獻】

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本文編號：2555331