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奇異物質

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奇異物質(英語:strange matter)是夸克物質的一種特例,通常認為是包含上夸克下夸克奇夸克的流體。這是與核物質質子中子等構成的普通物質)及非奇異夸克物質(non-strange quark matter,除奇異物質外的夸克物質)相對的概念。該種物質被假定存在於中子星的核中,甚至可能是尺寸從飛米級別(奇異夸克團)到千米級別(夸克星)的獨立存在的物質。
中文名
奇異物質
外文名
strange matter
實    質
具有極大引力負壓的物質形態
特    點
其引力具有排斥性

奇異物質奇異物質的兩種含義

粒子物理學天體物理學中,奇異物質有廣義和狹義的兩種含義:
  1. 廣義上指含有三種的夸克上夸克下夸克奇夸克的夸克物質。在這個定義下,奇異物質有一個臨界壓力及與之相關的臨界密度,而當由質子中子構成的核子物質被壓縮超越這個密度,便會分解成夸克,產生夸克物質(可能是奇異物質) 。
  2. 狹義上指比核物質更穩定的夸克物質,換言之,物質真正的基態應該是夸克物質。這是博德默和愛德華·威滕的“奇異物質假説”(strange matter hypot)中提出的。在此定義下,奇異物質的臨界壓力是零,我們周圍的核子物質,其實在一種亞穩定狀態中,它們在足夠長的一段時間後(或給予特定的條件時)會衰變成奇異物質。 [1] 

奇異物質僅在高壓下存在的奇異物質

在廣義的定義下,如果一顆中子星核心的密度夠高(高於臨界密度),它的核心內就會產生夸克物質,或許就是奇異物質。不難理解,如果臨界密度太高以至於無法達到,就會生成非奇異的夸克物質。粲夸克及更重的夸克只在高得多的密度下出現。
有奇異物質核心的中子星通常稱作混合大氣星(hybrid star)。然而,很難説宇宙中是否真的存在這樣的星星,因為現時物理學家對臨界壓力或密度所知甚少。 [1] 

奇異物質零壓力下穩定存在的奇異物質

如果“奇異物質假説”是正確的,則亞穩定的核子物質(即普通物質)會衰變成最穩定的奇異物質。由於衰變的時間十分長,所以我們很少看到衰變的過程。然而,根據奇異物質假説,宇宙中應該存在奇異物質:
  • 夸克星(奇異星)由內至外都含有奇異物質。它們可能有一層很薄的核物質殼。
  • 奇異夸克團是小塊的奇異物質,或許細如核子。它們可能源於奇異星的形成、碰撞,或核物質的衰變。 [2] 
參考資料
  • 1.    F. Weber, "Strange quark matter and compact stars", arXiv:astro-ph/0407155, Prog.Part.Nucl.Phys.54:193-288,2005.
  • 2.    J. Madsen, "Physics and astrophysics of strange quark matter" arXiv:astro-ph/9809032, Lect. Notes Phys. 516:162-203 (1999)