奇异夸克团

奇异子是一种假想粒子，由大致相等数量的上夸克、下夸克和奇夸克的束缚态组成。 一个等效的描述是奇异子是奇异物质的一小块碎片，小到可以被认为是一个粒子。 从理论上讲，由奇异物质组成的物体的大小范围可以从几飞米（具有轻核的质量）到任意大。 一旦尺寸变得宏观（直径大约为米），这样的物体通常被称为奇异星。

已知的带有奇夸克的粒子是不稳定的。 因为奇夸克比上夸克和下夸克都重，它可以通过弱相互作用自发衰变为上夸克。 因此，包含奇异夸克的粒子，如 Lambda 粒子，总是会失去奇异性，衰变成只包含上夸克和下夸克的较轻粒子。

然而，具有更多夸克的凝聚态可能不会受到这种不稳定性的影响。 这种可能的抗衰变稳定性是奇异物质假说，由阿诺德博德默和爱德华威滕分别提出。 根据这个假设，当足够多的夸克集中在一起时，最低能态是上夸克、下夸克和奇夸克数量大致相等的状态，即奇异子。 由于泡利不相容原理，会出现这种稳定性； 拥有三种类型的夸克，而不是正常核物质中的两种，可以让更多的夸克处于较低的能级。

原子核是大量上下夸克的集合，被限制在三重态（中子和质子）中。 根据奇异物质假说，奇异子比原子核更稳定，因此原子核有望衰变成奇异子。 但这个过程可能非常缓慢，因为需要克服巨大的能量障碍：当弱相互作用开始使原子核变成奇异子时，前几个奇夸克形成奇怪的重子，例如重子 Lambda。 只有当许多转换几乎同时发生时，奇夸克的数量才会达到达到较低能态所需的临界比例。 这是极不可能发生的，所以即使奇异物质假说是正确的，也永远不会看到原子核衰变成奇异子，因为它们的寿命比宇宙的年龄还长。

奇异子的稳定性取决于它们的大小。 这是因为 (a) 夸克物质和真空之间界面的表面张力（它对小奇异子的影响大于对大奇异子的影响），以及 (b) 电荷屏蔽，它允许小奇异子带电，具有中和的电子云 /它们周围的正电子，但需要大的奇异子，就像任何大块物质一样，在它们的内部是电中性的。 电荷屏蔽距离往往是几个飞米的量级，所以只有奇异子最外层的几个飞米可以携带电荷。

奇异物质的表面张力是未知的。 如果它小于临界值，那么大的奇异子是不稳定的，并且会倾向于裂变成更小的奇异子（奇异星仍然会被引力稳定）。 如果它大于临界值，那么随着奇异粒子变大，它们会变得更稳定。

虽然原子核不会衰变成奇异子，但还有其他方法可以产生奇异子，所以如果奇异物质假说是正确的，那么宇宙中就应该存在奇异子。 它们在自然界中至少可以通过三种方式产生：

• 奇异子可能与构成普通物质的中子和质子一起产生。

• 高能过程。 宇宙充满了能量非常高的粒子（宇宙射线）。 当它们相互碰撞或与中子星碰撞时，它们可能会提供足够的能量来克服能量势垒并从核物质中产生奇异子。 一些发现了奇异的宇宙射线事件，例如具有极低荷质比的普莱斯事件可能已经记录了奇异子。
• 宇宙射线影响。 除了宇宙射线的正面碰撞，撞击地球大气层的超高能宇宙射线可能会产生奇异子。

这些场景为观察奇异子提供了可能性。 如果有奇异子在宇宙中飞行，那么偶尔会有奇异子撞击地球。