奇異物質(zhì)是夸克物質(zhì)的一種特例，通常認(rèn)為是包含上夸克、下夸克和奇夸克的流體。
簡(jiǎn)介
奇異物質(zhì)（英語：strange matter）是夸克物質(zhì)的一種特例，通常認(rèn)為是包含上夸克、下夸克和奇夸克的流體。這是與核物質(zhì)（質(zhì)子、中子等構(gòu)成的普通物質(zhì)）及非奇異夸克物質(zhì)（non-strange quark matter，除奇異物質(zhì)外的夸克物質(zhì)）相對(duì)的概念。該種物質(zhì)被假定存在于中子星的核中，甚至可能是尺寸從飛米級(jí)別（奇異夸克團(tuán)）到千米級(jí)別（夸克星）的獨(dú)立存在的物質(zhì)。
構(gòu)成普通物質(zhì)的質(zhì)子、中子由三個(gè)夸克組成的，(u,u,d)，(u,d,d)。粒子物理學(xué)理論猜測(cè)，在極高密度的狀態(tài)，如中子星的核心，可能發(fā)生ud→su的夸克相變，形成uds的夸克物質(zhì)。這里s是奇異夸克，所以被稱為奇異物質(zhì)。 奇異物質(zhì)的密度基本是均勻的，不可壓縮。普通物質(zhì)與奇異物質(zhì)相互作用，可能進(jìn)入后者的內(nèi)部，然后在高密度狀態(tài)發(fā)生夸克相變。但更有可能反彈。
奇異物質(zhì)的兩種含義
在粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)中，奇異物質(zhì)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、下夸克和奇夸克的夸克物質(zhì)。在這個(gè)定義下，奇異物質(zhì)有一個(gè)臨界壓力及與之相關(guān)的臨界密度，而當(dāng)由質(zhì)子和中子構(gòu)成的核子物質(zhì)被壓縮超越這個(gè)密度，便會(huì)分解成夸克，產(chǎn)生夸克物質(zhì)（可能是奇異物質(zhì)）。
2.狹義上指比核物質(zhì)更穩(wěn)定的夸克物質(zhì)，換言之，物質(zhì)真正的基態(tài)應(yīng)該是夸克物質(zhì)。這是博德默和愛德華·威滕的“奇異物質(zhì)假說”（strange matter hypot）中提出的。在此定義下，奇異物質(zhì)的臨界壓力是零，我們周圍的核子物質(zhì)，其實(shí)在一種亞穩(wěn)定狀態(tài)中，它們?cè)谧銐蜷L(zhǎng)的一段時(shí)間后（或給予特定的條件時(shí)）會(huì)衰變成奇異物質(zhì)。
僅在高壓下存在的奇異物質(zhì)
在廣義的定義下，如果一顆中子星核心的密度夠高（高于臨界密度），它的核心內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生夸克物質(zhì)，或許就是奇異物質(zhì)。不難理解，如果臨界密度太高以至于無法達(dá)到，就會(huì)生成非奇異的夸克物質(zhì)。夸克及更重的夸克只在高得多的密度下出現(xiàn)。
有奇異物質(zhì)核心的中子星通常稱作混合大氣星（hybrid star）。然而，很難說宇宙中是否真的存在這樣的星星，因?yàn)楝F(xiàn)時(shí)物理學(xué)家對(duì)臨界壓力或密度所知甚少。
零壓力下穩(wěn)定存在的奇異物質(zhì)
如果“奇異物質(zhì)假說”是正確的，則亞穩(wěn)定的核子物質(zhì)（即普通物質(zhì)）會(huì)衰變成最穩(wěn)定的奇異物質(zhì)。由于衰變的時(shí)間十分長(zhǎng)，所以我們很少看到衰變的過程。然而，根據(jù)奇異物質(zhì)假說，宇宙中應(yīng)該存在奇異物質(zhì)：
??夸克星（奇異星）由內(nèi)至外都含有奇異物質(zhì)。它們可能有一層很薄的核物質(zhì)殼。
??奇異夸克團(tuán)是小塊的奇異物質(zhì)，或許細(xì)如核子。它們可能源于奇異星的形成、碰撞，或核物質(zhì)的衰變。
參考資料 >