奇異夸克團(英語:Strangelet)是理論中的物質(zhì),由上夸克、下夸克和奇異夸克的三類夸克組成。若奇異夸克團狀態(tài)穩(wěn)定,可產(chǎn)出連鎖效應將原子核轉(zhuǎn)變,成為溫度極高、呈灰色的黏性物質(zhì)。其尺度最小為幾個飛米(質(zhì)量和輕原子核接近)。宏觀尺度的奇異夸克團(達到米的量級)被稱為夸克星或者奇異星體,因此可以將奇異夸克團理解為奇異物質(zhì)的碎片。該概念由E. Farhi和R. Jaffe提出,有人曾提議將其作為暗物質(zhì)候選者。
理論依據(jù)
奇異物質(zhì)假說
已知的帶有奇異夸克的粒子都是不穩(wěn)定的,因為奇異夸克比上夸克和下夸克要重。因此,奇異粒子往往會通過弱相互作用衰變?yōu)閮H含上夸克和下夸克的粒子而失去其奇異性,如Λ粒子。但是,包含大量夸克的狀態(tài)卻可能不至于如此不穩(wěn)定。這就是Bodmer和Witten提出的奇異物質(zhì)假說。假說中,當大量的夸克聚集在一起時,其能量最低態(tài)為上夸克、下夸克和奇異夸克的數(shù)量大致相等時,命名為奇異夸克團。這是由于在泡利不相容原理的作用下,相比兩種夸克的物質(zhì)態(tài),三種夸克態(tài)將允許更多的夸克排布在更低的能級上。
與原子核的關(guān)系
核子是由多個上夸克和下夸克約束形成的三夸克態(tài)(如質(zhì)子和中子)。根據(jù)奇異物質(zhì)假說,奇異夸克團將比原子核更穩(wěn)定,因此核子可以衰變?yōu)槠娈惪淇藞F。但是由于存在巨大的能量壁壘,衰變過程將會極其緩慢。當弱相互作用將一個核子轉(zhuǎn)變?yōu)槠娈惪淇藞F時,釋放出的奇異夸克將會形成超重的奇異重子,如Λ粒子。只有當多個反應同時發(fā)生,產(chǎn)生的奇異夸克數(shù)恰好滿足形成較低能量態(tài)的比例,衰變過程才可能發(fā)生。非常不幸的是,即使奇異物質(zhì)假說是正確的,我們也無法看到核子衰變?yōu)槠娈惪淇藞F,因為他們的壽命比宇宙還要長。
夸克星
夸克星(英語:Quark star)由奇異物質(zhì)組成,是一種理論假設(shè)可能存在的引力致密星體,需要更多的觀測數(shù)據(jù)及關(guān)鍵遺失環(huán)結(jié)理論推導來佐證其真實性。
實驗驗證方面,關(guān)鍵的奇異物質(zhì)理論至今還是假說,至2013年五月為止,沒有任何可能的夸克星類型被證實或理論可以完全自洽,基礎(chǔ)成分“H雙重子”亦未被尋獲,最后一組對“H雙重子”進行搜尋實驗的是日本KEK(高能加速器研究機構(gòu))與日本原子能研究開發(fā)機構(gòu)(JAEA)的合作項目J-PARC,目前尚未有結(jié)論。
其它主題
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參考資料 >