奇异夸克物质:从奇异子到奇异星

奇异夸克物质是量子色动力学预言的一种新型物质,由数量大致相同的u,d,s夸克和少量的电子组成.在20世纪七八十年代,Witten和Bodmer等人推测奇异夸克物质可能是强相互作用的真正基态.如果这个推测成立,那么必然存在由奇异夸克物质组成的集团结构,如奇异子和奇异星等.本文介绍奇异夸克物质的研究背景,在此基础之上,探讨奇异子和奇异星理论研究和实验探索的进展.为了更准确地描述奇异夸克物质集团的性质,本文应用夸克集团统一模型研究了从奇异子到奇异星各类不同大小的奇异夸克物质集团.发现奇异夸克物质集团的平均重子能量随重子数的增大而减小,并且其夸克核心部分的比电荷比之前理论计算得到的数值大.在核心表面处,还存在带负电粒子的一个电势阱,有可能为奇异夸克物质的探测提供新的线索.对于旋转的奇异星,由带电夸克核心转动所产生的磁场接近于脉冲星的磁场强度.     

流夸克质量对混合星性质的影响

利用强子物质的相对论平均场理论和夸克物质的有效质量口袋模型, 研究流夸克质量的选取对混合星性质的影响. 结果表明, 随着流夸克质量的增大, 强子\|夸克相变使密度变大, 超子种类变多, 混合相区域的状态方程变硬, 中子星的最大质量及半径变大. 当奇异流夸克质量由90 MeV增到200 MeV时, 混合星最大质量由1.4 M⊙增至1.63 M⊙（M⊙=1.99×1030kg为太阳质量）, 半径由10.24 km增至11.64 km.      

CFL色超导能隙对混合星性质的影响

用相对论平均场理论(RMFT)描述强子物质, 用MIT口袋模型描述色味锁闭(CFL)色超导夸克物质, 用GL85,GL1和NL3参数组考察CFL色超导能隙（Δ）对混合星性质的影响. 结果表明: 随着Δ的增加, 混合星的最大质量和半径分布在3个区域, 强子星区（Δ<76 MeV）、 中间相变过渡区域（76 MeV≤Δ<160 MeV）与CFL色超导夸克星区（160 MeV≤Δ≤200 MeV）; 随着Δ的增加, 混合星内强子 CFL夸克相变的相变密度变小, 相变区域变窄, 状态方程（EOS）先变软后变硬, 星体的最大质量先减小后增加; GL85和GL1参数组研究 CFL色超导能隙对混合星性质的影响规律一致; NL3参数组在较小能隙（Δ<30 MeV）可获得PSR J1614 2230中子星.     

流夸克质量对奇异星性质的影响

本文用有效质量口袋模型描述夸克物质研究了流夸克质量的选取对奇异星性质的影响，结果表明，随着流夸克质量的增大，奇异夸克物质的状态方程变软，奇异星的最大质量及对应的半径变小．奇异流夸克质量由90MeV增到200MeV，奇异星最大质量由1．38M⊙减小至1．32M⊙，相应的半径由8．0km变到7.64km.可知，流夸克质量的选取对奇异星的性质有一定的影响．     

Nambu\|Jona\|Lasinio模型下奇异物质和奇异星

利用Nambu\|Jona\|Lasinio(NJL)模型描述奇异夸克物质, 并研究奇异夸克物质及奇异星的性质. 通过求解能隙方程, 给出了组分夸克的动力学质量和数密度随重子数密度的变化关系; 计算得到奇异物质的状态方程及奇异星的质量\|半径关系. 结果表明, 用NJL模型描述的奇异星质量和半径均较小, 并在观测值的下限附近.     

超新星中夸克相变的u,d夸克质量效应

 分析了超新星中从两味夸克物质到奇异夸克物质相变的u,d夸克质量作用,研究表明,相变平衡后,u,d夸克质量对夸克丰度、温度和中微子总能量的影响不大.在分析相变过程时,u,d夸克的质量可以忽略.进一步表明,夸克味(u,d)不是好的量子相变参量.光子的夸克结构模型也得到了支持.     

密度依赖口袋参数下奇异夸克物质的热力学关系及奇异星

在美国麻省理工学院(MIT)口袋模型的基础上采用密度依赖口袋参数,给出了奇异夸克物质正确的热力学关系,并研究了奇异物质及奇异星的性质.结果表明,密度依赖口袋常数下,奇异夸克物质的压强有一个附加项,而能量密度中则没有这样的附加项,从而保证了系统的热力学自洽性.热力学自洽情形下奇异夸克物质的状态方程比原来变软,相应的奇异星的引力质量和对应的半径均变小,说明密度依赖口袋常数下的新热力学关系对奇异物质及奇异星的性质有重要影响.     

奇异数为-6的双重子结构

在手征SU （3）夸克模型和推广的手征SU （3）夸克模型下,利用共振群方法研究了奇异数为-6的双重子ΩΩ的结构。分析了波函数宽度,夸克交换效应以及标量介子混合角对系统结合能的影响。结果表明,宽度越小越容易形成束缚态,夸克交换效应有利于形成束缚态。标量介子混合角对系统结合能的影响很大,不同的混合角下系统的结合能不同。     

中子星中强子-夸克的相变

给出一个研究由强子相到夸克相相变的简单模型,并定性分析了奇异星与混合星的基本性质,计算结果在观测范围内.     

袋模型下奇异星的非牛顿引力效应

该文研究标准袋模型奇异星在考虑非牛顿引力效应下的结构和性质.文章结果显示,对于标准袋模型描述的奇异物质,随着重子数密度的增大,非牛顿引力效应的修正项能量密度越大;非牛顿引力效应的引入使物态变硬,而且较大的非牛顿引力参数g2/2对应较硬的物态方程;非牛顿引力效应的引入有效地增大了星体能支撑的最大质量并且当非牛顿引力参数g...     

The third family of compact stars with the color-flavor locked quark core

In this paper, we study the third family of compact stars with the color-flavor locked (CFL) quark core. The relativistic mean field model is used for hadronic matter and the MIT bag model for CFL quark matter. The results of the calculation show a transitional behavior that goes from the hadron star range, through the transition range, into the CFL quark star range. In the transition range, the third family of compact stars with the CFL quark matter core is found in the wide range of the CFL energy gap 100 MeV?Δ<150 MeV. By comparing with early investigations, we argue that the greatest possible third family of compact stars may be the hybrid stars with the CFL quark core.     

Astrophysics: quark matter in compact stars?

In a theoretical interpretation of observational data from the neutron star EXO 0748-676, Ozel concludes that quark matter probably does not exist in the centre of neutron stars. However, this conclusion is based on a limited set of possible equations of state for quark matter. Here we compare Ozel's observational limits with predictions based on a more comprehensive set of proposed quark-matter equations of state from the literature, and conclude that the presence of quark matter in EXO 0748-676 is not ruled out.     

脉冲星与夸克星

简要地回顾了脉冲星、中子星和夸克星的研究历史;总结了当前(特别是笔者所在研究小组)对于夸克星研究的进展并指出所面临的主要问题,特别讨论了区分普通中子星和夸克星的可能途径;给出了一些夸克星候选体以及未来可能的观测检验。     

压缩重子物质：从原子核到脉冲星

尽管物质世界以不熟悉的暗物质、暗能量为主，但自然界的精彩却要归功于相对少量的那些重子物质．日常生活中原子核之间Coulomb排斥有效地阻止它们通过挤压物质而聚合起来，然而天体极端环境时常出人意料：大质量恒星演化至晚期时，其核心引力如此之强以至于其他任何力（当然包括Coulomb排斥）都难以媲美——压缩重子物质就这样在超新星爆发过程中诞生，并表现为观测到的脉冲星．对这类压缩重子物质的研究将不仅加深对强作用基本性质的认识，而且有助于检验引力理论、探测低频引力波、建立精确的时间标准和导航体系，还是我国在建或拟建大型天文望远镜的核心课题．历史上Landau曾推测恒星核心存在巨大的原子核（后来发展成为“中子星”模型），我们经过研究后却认为脉冲星其实是由夸克集团而构成的凝聚体．夸克集团作为超新星爆发形成压缩重子物质的基本单元这一想法十年来并未被观测排除，而且我们还期待未来功能更强大的观测设备检验它．     

A young massive planet in a star-disk system

There is a general consensus that planets form within disks of dust and gas around newly born stars. Details of their formation process, however, are still a matter of ongoing debate. The timescale of planet formation remains unclear, so the detection of planets around young stars with protoplanetary disks is potentially of great interest. Hitherto, no such planet has been found. Here we report the detection of a planet of mass (9.8+/-3.3)M(Jupiter) around TW Hydrae (TW Hya), a nearby young star with an age of only 8-10 Myr that is surrounded by a well-studied circumstellar disk. It orbits the star with a period of 3.56 days at 0.04 au, inside the inner rim of the disk. This demonstrates that planets can form within 10 Myr, before the disk has been dissipated by stellar winds and radiation.