近日，我院在中子星物态研究方面取得重要进展，相关成果以郑州大学为第一单位发表在核物理权威期刊《Physics Letters B》（Quark condensate and chiral symmetry restoration in neutron stars, Physics Letters B 829, 137121 (2022). https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.137121）。我院硕士研究生靳浩淼同学为第一作者，我院青年教师孙亭亭副教授，扬州大学夏铖君副教授以及中国科学院大学彭光雄教授为通讯作者。
对于高温低密的强相互作用物质，通过大量格点QCD模拟及高能重离子碰撞实验的研究，人们对其性质已经有了比较深入的了解。特别地，当温度接近175 MeV时，强子物质(HM)平滑过渡(crossover)到夸克胶子等离子体(QGP)。然而，由于格点QCD在高密情形下受到符号问题的困扰，相关物质的状态仍然是一个谜。因此，我们需要借助核物理和天体物理的研究来约束高密物质的性质。研究发现，随着密度升高，强子物质也有可能平滑过渡(crossover)夸克物质，而两相中间出现 quarkyonic物质将其连接起来。由于quarkyonic相变时重子密度变化非常快，人们预期quarkyonic相变和手征相变同时发生。因此，有必要研究中子星内部的相对夸克凝聚及手征对称性。
我院原子核课题组孙亭亭老师与扬州大学夏铖君老师合作，基于等效质量模型，研究了中子星中的夸克凝聚。通过将核结合能泰勒展开至密度的三次阶，得到一系列中子星物质的状态方程。同时根据最新的核物理和天体物理的观测结果对状态方程进行约束，然后从中子星物质的约束性质中提取介质中夸克凝聚，发现其随密度非线性减小。尽管如此，在中子星涵盖的密度范围内，夸克凝聚值不为零，表明手征对称性仅部分恢复。该工作对人们了解高密情形下强相互作用物质的性质、中子星的结构和性质具有重要意义。
图 1 中子星物质的EOSs（(a)对中子星物质的约束条件较弱：Λ1.4≤800，R1.4 =12.45±1.30 km， MTOV < 2.05M⨀；(b)对中子星物质的约束条件更强：70≤Λ1.4 ≤580，R1.4=12.45±0.65 km，MTOV≥2.05M⨀。）
图 2 中子星物质的相对夸克凝聚作为重子数密度的函数，对应于图1的状态方程。
该工作得到了国家自然科学基金大科学装置联合基金、河南省自然科学基金面上项目、郑州大学优青创新团队等项目的资助。
文章连接：https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.137121
