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在过去的40年中，证实中子星内部存在夸克核一直是中子星物理学最重要的目标之一。
我们周围所有的普通物质都是由原子组成的。原子包括致密的原子核和带负电荷的电子。而原子核包括质子和中子。然而，在中子星内部，原子物质会塌缩成密度极高的核物质。在核物质中，中子和质子被紧紧地挤压在一起。此前，人们还不清楚，在质量最大的中子星的核心内，核物质是否会塌缩成更奇特的夸克物质？《自然•物理学》杂志报道，芬兰赫尔辛基大学的研究人员认为这个问题的答案是肯定的。该结论结合了理论粒子学、核物理学和中子星碰撞引力波测量的最新成果，或将对物理学研究产生深远影响。赫尔辛基大学物理学系副教授Aleksi Vuorinen说：“在过去的40年中，证实中子星内部存在夸克核一直是中子星物理学最重要的目标之一。”
根据分析结果，研究人员认为存在于质量最大的稳定中子星核心内部的物质与夸克物质的相似性远高于前者与普通核物质的相似性。计算结果显示，在这类恒星中，被确定为夸克物质的核心的直径超过中子星的半径。然而，Vuorinen表示，中子星的确切结构仍存在诸多不确定性。他解释说：“中子星只由核物质组成的可能性虽然很小，但不是零。我们能够做的工作是对此进行量化。简而言之，致密核物质的行为必须具备真正的特殊性。”
促成新发现的关键在于天体物理学研究近期取得的两个重要成果：中子星合并产生的引力波的测定，以及对质量接近两个太阳质量的大型中子星的探测。2017年秋，LIGO和Virgo天文台首次探测到了两颗合并的中子星产生的引力波。观测结果为潮汐形变性设定了严格上限。该结果后来被用于推导碰撞中子星半径的上限，结论是大约13公里。
虽然科学家对中子星的首次观测可追溯到1967年，但对这类恒星精确质量的测定直至过去20年中才得以实现。在过去的10年中，科学家已经观测到3颗恒星的质量达到甚至可能略微超过两倍太阳质量。
自2017年秋以来，研究人员陆续观测到了许多新的中子星合并事件。正是这种新观测信息的快速积累，提高了科学家们的研究准确性，并对中子星夸克物质的确认起到了关键作用。Vuorinen兴奋地说：“我们有理由相信，引力波天体物理学的黄金时代才刚刚开始。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源：《自然•物理学》
期刊编号：1745-2473
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