Физики обнаружили фундаментальные различия между нуклонной и кварковой жидкостями

Физики обнаружили фундаментальные различия между нуклонной и кварковой жидкостями, которые представляют собой два различных типа квантовых жидкостей. Нуклонная жидкость состоит из протонов и нейтронов, которые являются составными частицами, а кварковая жидкость состоит из кварков и глюонов.

Нуклоны – это частицы, составляющие ядра атомов, в то время как кварковая жидкость может встречаться в недрах нейтронных звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.

Кварки не встречаются в изолированном виде и всегда объединяются в нуклоны, что известно как конфайнмент. Однако считается, что внутри нейтронных звезд, где плотность вещества экстремальна, возникает фазовый переход, когда нуклонная материя преобразуется в кварковую.

Ученые провели теоретические расчеты, чтобы показать, что кварковая и нуклонная материя отличаются на фундаментальном уровне. Парадигма Ландау предполагает, что ядерная и кварковая материя не различимы, поэтому конфайнмент не может быть четко определен в теории, описывающей взаимодействие между кварками в плотной среде.

Оказалось, что обе жидкости можно представить в виде сверхтекучих жидкостей, в которой возникают квантовые вихри. Однако в кварковой жидкости вихри несут с собой особый тип поля, называемый цветомагнитным. Оно связано с тем, что кварки имеют особую характеристику, называемую цветовым зарядом и определяющую, как кварки разных типов взаимодействуют друг с другом. В нуклонных жидкостях такого эффекта не наблюдается.

Ранее ученые Хельсинского университета оценили вероятность существования экзотической формы вещества в виде холодной кварковой материи внутри нейтронных звезд. По их расчетам, кварковая материя возникает в самых массивных нейтронных звездах с вероятностью 80-90 процентов.