超密態物質

超密態物質 （matters at super-high densities ）

在低温時，電子氣是簡併的。對於理想的簡併電子氣，在零温時，電子所具有的最高動量（稱為費密動量pF）為，式中為，h為普朗克常數，n為電子數密度。可見，即使在零温時，電子仍然具有相當高的動量，可以產生相當高的壓力。白矮星就是由簡併電子氣的壓力與自引力相平衡而形成的一種緻密星。白矮星物質的典型密度約為5噸/立方厘米。在更高的壓力下，電子的費密能量增高，可能出現下述過程：，式中（A，Z）表示核子數為A、質子數為Z的原子核，e表示電子，ve表示中微子。這一過程使原子核中的一個質子變成一箇中子而放出一箇中微子，結果使原子核中子化。當密度極大時，中子化很強，物質將進入簡併中子氣狀態。由於中子的質量遠大於電子，簡併中子氣的壓力要比簡併電子氣的壓力高得多。由簡併中子氣的壓力與自引力相平衡而形成的星體，就是中子星。中子星物質的密度約為10億噸/立方厘米。

中子星物質不是由純中子組成的。它是處於下列兩種過程所決定的準平衡狀態：；，式中p表示質子，n表示中子，表示反中微子。準平衡表示中微子v及不參與反應的平衡，因為中微子不斷由星體逸出。在這種高密度的準平衡狀態中，物質的極大部分為中子，而質子、電子只佔極小部分。在更高的密度下（ρ≥10億噸/立方厘米），物質中將會發生下列類型的過程：等，式中為超子。這時物質處於一種超子混合態。