奇異物質

此條目的主題是夸克物質的一種（strange matter）。關於擁有負質量或虛質量、可維持蟲洞開放等特殊性質的假想物質（exotic matter），請見「奇異物質 (假設事物)」。

奇異物質（英語：strange matter）是夸克物質（英語：QCD matter）的一種特例，通常認為是包含上夸克、下夸克和奇夸克的流體。這是與核物質（英語：nuclear matter）（質子、中子等構成的普通物質）及非奇異夸克物質（non-strange quark matter，除奇異物質外的夸克物質）相對的概念。該種物質被假定存在於中子星的核中，甚至可能是尺寸從飛米級別（奇異夸克團）到千米級別（夸克星）的獨立存在的物質。

奇異物質的兩種含義

在粒子物理學和天體物理學中，奇異物質有廣義和狹義的兩種含義：^[1][2]

1. 廣義上指含有三種的夸克：上夸克、下夸克和奇夸克的夸克物質。在這個定義下，奇異物質有一個臨界壓力及與之相關的臨界密度，而當由質子和中子構成的核子物質被壓縮超越這個密度，便會分解成夸克，產生夸克物質（可能是奇異物質） 。
2. 狹義上指比核物質更穩定的夸克物質，換言之，物質真正的基態應該是夸克物質。這是博德默^[3]和愛德華·威滕^[4]的「奇異物質假說」（strange matter hypot）中提出的。在此定義下，奇異物質的臨界壓力是零，我們周圍的核子物質，其實在一種亞穩定狀態中，它們在足夠長的一段時間後（或給予特定的條件時）會衰變成奇異物質。

僅在高壓下存在的奇異物質

在廣義的定義下，如果一顆中子星核心的密度夠高（高於臨界密度），它的核心內就會產生夸克物質，或許就是奇異物質。不難理解，如果臨界密度太高以至於無法達到，就會生成非奇異的夸克物質。粲夸克及更重的夸克只在高得多的密度下出現。

有奇異物質核心的中子星通常^[1][2]稱作混合大氣星（hybrid star）。然而，很難說宇宙中是否真的存在這樣的星星，因為現時物理學家對臨界壓力或密度所知甚少。

零壓力下穩定存在的奇異物質

如果「奇異物質假說」是正確的，則亞穩定的核子物質（即普通物質）會衰變成最穩定的奇異物質。由於衰變的時間十分長，所以我們很少看到衰變的過程。然而，根據奇異物質假說，宇宙中應該存在奇異物質：

• 夸克星（奇異星）由內至外都含有奇異物質。它們可能有一層很薄的核物質殼。^[2]
• 奇異夸克團是小塊的奇異物質，或許細如核子。它們可能源於奇異星的形成、碰撞，或核物質的衰變。^[1]

參考文獻

1. J. Madsen, "Physics and astrophysics of strange quark matter" arXiv:astro-ph/9809032 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Lect. Notes Phys. 516:162-203 (1999)
2. F. Weber, "Strange quark matter and compact stars", arXiv:astro-ph/0407155 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Prog.Part.Nucl.Phys.54:193-288,2005.
3. A. Bodmer "Collapsed Nuclei" Phys. Rev. D4, 1601 (1971)
4. Edward Witten, "Cosmic Separation Of Phases" Phys. Rev. D30, 272 (1984)