夸克星存在嗎?如果存在,如何發現它?

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考研秘籍
2018-12-09

為了解什麼是夸克星,先來簡單瞭解一下物質的組成。物質的微觀結構是由原子組成,而原子還不是最基本的單元,它的結構是一個原子核以及若干個在原子核外運動的電子所組成。基於現有的理論,電子被認為是基本粒子,這意味著電子不是由比電子更小的單元組成,它自身就是最小單元。但原子核不同,除了氕之外,它都是由若干個質子和中子組成。而質子和中子並非基本粒子,它們的組成單元是夸克,這種粒子才是基本粒子。夸克可分為六味,分別是上、下、奇、粲、底和頂夸克,質子和中子都只包含上、下夸克。下面,再來說一下恆星的演化。

恆星最終的演化方向,取決於自身的質量。如果恆星停止核聚變之後,核心的質量大於太陽1.44倍,那麼,由於巨大的重力,將會把原子核外的電子擠入核內,並與其中帶相反電荷的質子中和,結果整個原子只剩下中子。如果核心的質量沒有超過太陽3倍,理論上,中子的簡併壓力可以阻止引力坍縮,這樣形成的密度極高的天體即為中子星。

夸克星存在嗎?如果存在,如何發現它?

Credit: Chandra

但理論上,當恆星核心的質量足夠大(範圍還是介於1.4-3倍太陽質量)之時,中子將會被壓碎掉,被中子禁閉的上、下夸克演變成自由的上、下夸克。而在強大的引力坍縮作用下,部分上、下夸克則會被擠壓成奇夸克,結果形成由上、下、異三種夸克並存的緻密天體,這就是夸克星。此外,還有一種可能是中子星吸收了伴星的物質,使其質量達到某個臨界值,從而演變為夸克星。

然而,不像中子星那樣早已被發現,目前還有確切的證據能夠表明宇宙中存在夸克星。如果夸克星存在,它的密度將要比中子星還要更高。據估計,一顆質量為太陽兩倍的夸克星,其直徑大約只有10千米。

夕阳44075
2018-12-10

試驗,實驗分析。

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