Zvláštní věc - Strange matter

Zvláštní věcnebo podivná tvarohová hmota, je tvarohová hmota obsahující podivné kvarky. V přírodě se předpokládá, že se podivná hmota vyskytuje v jádru neutronové hvězdy, nebo, spekulativněji, jako izolované kapičky, jejichž velikost se může lišit femtometers (strangelets ) na kilometry, jako v hypotetické podivné hvězdy. Při dostatečně vysoké hustotě se očekává, že to bude zvláštní hmota barevná supravodivost.[Citace je zapotřebí ]

Obyčejný hmota, označovaný také jako atomová hmota, se skládá z atomů, přičemž téměř veškerá hmota je koncentrována v atomových jádrech. The jaderná hmota je kapalina složená z neutrony a protony a samy se skládají z nahoru a dolů kvarky. Tvarohová hmota je zhuštěná forma hmoty složený zcela z kvarky. Pokud kvarková hmota obsahuje podivné kvarky, často se tomu říká podivná hmota (neboli podivná kvarková hmota), a když kvarková hmota neobsahuje podivné kvarky, někdy se jí říká cizí kvarková hmota.

Definice

v částicová fyzika a astrofyzika, termín je používán dvěma způsoby, jedním širším a druhým konkrétnějším[1][2]

  1. Širší význam je jednoduše kvarková hmota, která obsahuje tři typy kvarků: nahoru, dolů a divně. V této definici existuje kritický tlak a související kritická hustota, a když je jaderná hmota (vyrobena z protony a neutrony ) je stlačen nad tuto hustotu, protony a neutrony se disociují na kvarky, čímž se získá kvarková hmota (pravděpodobně podivná hmota).
  2. Užší význam je, že kvarková hmota je stabilnější než jaderná hmotatj. skutečný základní stav hmoty je kvarková hmota. Myšlenka, že by se to mohlo stát, je Bodmerova „hypotéza podivné hmoty“[3] a Witten.[4] V této definici je kritický tlak nulový. Jádra, která vidíme v hmotě kolem nás, což jsou kapičky jaderné hmoty, jsou ve skutečnosti metastabilní a za předpokladu dostatečného času (nebo správného vnějšího podnětu) by se rozpadl na kapičky podivné hmoty, tj. strangelety.

Zvláštní věc, která je stabilní pouze při vysokém tlaku

Podle širší definice by se mohla uvnitř neutronových hvězd objevit podivná hmota, pokud je tlak v jejich jádru dostatečně vysoký (tj. Nad kritickým tlakem). Při druhu hustot a vysokých tlaků, které očekáváme ve středu neutronové hvězdy, by kvarková hmota byla pravděpodobně podivnou hmotou. Je možné, že to bude neobvyklá kvarková hmota, pokud bude efektivní hmotnost podivného kvarku příliš vysoká. Kouzlo kvarky a těžší kvarky by se vyskytovaly pouze při mnohem vyšších hustotách.

Neutronová hvězda s jádrem kvarkové hmoty je často[1][2] nazývá se hybridní hvězda. Je však těžké vědět, zda hybridní hvězdy v přírodě skutečně existují, protože fyzici mají v současné době jen malou představu o pravděpodobné hodnotě kritického tlaku nebo hustoty. Zdá se pravděpodobné, že k přechodu na kvarkovou hmotu již dojde, když dojde k oddělení mezi nukleony se stává mnohem menší, než je jejich velikost, takže kritická hustota musí být menší než přibližně 100násobek hustoty jaderné saturace. Přesnější odhad však zatím není k dispozici, protože silná interakce , která určuje chování kvarků, je matematicky neřešitelná a numerické výpočty se používají mřížka QCD jsou v současné době blokovány fermionem podepsat problém.

Jednou z hlavních oblastí činnosti fyziky neutronových hvězd je pokus o nalezení pozorovatelných podpisů, podle kterých bychom mohli podle pozorování neutronových hvězd na Zemi zjistit, zda mají ve svém jádru kvarkovou hmotu (pravděpodobně zvláštní hmotu).

Zvláštní věc, která je stabilní při nulovém tlaku

Pokud je „hypotéza podivné hmoty“ pravdivá, pak je jaderná hmota metastabilní proti rozpadu na podivnou hmotu. Životnost spontánního rozpadu je velmi dlouhá, takže nevidíme, jak se tento proces rozpadu děje kolem nás.[4] Podle této hypotézy by však ve vesmíru měla existovat podivná hmota:

  1. Kvarkové hvězdy (často nazývané „podivné hvězdy“) se skládají z kvarkové hmoty od jejich jádra k jejich povrchu. Měli by několik kilometrů napříč a mohli by mít velmi tenkou kůru jaderné hmoty.[2]
  2. Strangelets jsou malé kousky podivné hmoty, možná tak malé jako jádra. Byly by vytvořeny, když vzniknou nebo se srazí podivné hvězdy nebo když se rozpadne jádro.[1]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Madsen, Jes (1999). "Fyzika a astrofyzika podivných tvarohových hmot". Hadrony v husté hmotě a hadrosyntéze. Přednášky z fyziky. 516. 162–203. arXiv:astro-ph / 9809032. doi:10.1007 / BFb0107314. ISBN  978-3-540-65209-0.
  2. ^ A b C Weber, F. (2005). "Zvláštní tvarohová hmota a kompaktní hvězdy". Pokrok v částicové a jaderné fyzice. 54 (1): 193–288. arXiv:astro-ph / 0407155. Bibcode:2005PrPNP..54..193W. doi:10.1016 / j.ppnp.2004.07.001..
  3. ^ Bodmer, A. R. (1971). "Sbalené jádra". Fyzický přehled D. 4 (6): 1601–1606. Bibcode:1971PhRvD ... 4.1601B. doi:10.1103 / PhysRevD.4.1601.
  4. ^ A b Witten, Edward (1984). "Kosmické oddělení fází". Fyzický přehled D. 30 (2): 272–285. Bibcode:1984PhRvD..30..272W. doi:10.1103 / PhysRevD.30.272.