Физики определили фундаментальные различия между двумя различными типами квантовых жидкостей — так называемой нуклонной жидкостью, состоящей из протонов и нейтронов, и кварковой жидкостью, состоящей из кварков и глюонов. Первый тип жидкости представляет собой вещество ядер атомов, а вторая может встречаться в недрах нейтронных звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.
Нуклоны — это составные частицы, например протоны и нейтроны, которые, в свою очередь, состоят из кварков, взаимодействующих друг с другом через глюоны — переносчиков сильного ядерного взаимодействия. Кварки не встречаются в изолированном виде и всегда объединяются в нуклоны, что известно под названием конфайнмента, хотя считается, что внутри нейтронных звезд, где плотность материи экстремальна, возникает фазовый переход, когда нуклонная материя преобразуется в кварковую.
Ученые провели теоретические расчеты, чтобы показать, отличаются ли кварковая и нуклонная материи на фундаментальном уровне или ведут себя одинаково. 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 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