奇異夸克團

奇異夸克團（英語：Strangelet）是理論中的物質，由上夸克、下夸克和奇異夸克的三類夸克組成。若奇異夸克團狀態穩定，可產出連鎖效應將原子核轉變，成為溫度極高、呈灰色的黏性物質^[1][2]。其尺度最小為幾個飛米（質量和輕原子核接近）。宏觀尺度的奇異夸克團（達到米的量級）被稱為夸克星或者奇異星體，因此可以將奇異夸克團理解為奇異物質的碎片。該概念由E. Farhi和R. Jaffe^[3]提出，有人曾提議將其作為暗物質候選者。

理論依據

奇異物質假說

已知的帶有奇異夸克的粒子都是不穩定的，因為奇異夸克比上夸克和下夸克要重。因此，奇異粒子往往會通過弱相互作用衰變為僅含上夸克和下夸克的粒子而失去其奇異性，如Λ粒子。但是，包含大量夸克的狀態卻可能不至於如此不穩定。這就是阿諾·博德默^[4]和愛德華·威滕^[5]提出的奇異物質假說。假說中，當大量的夸克聚集在一起時，其能量最低態為上夸克、下夸克和奇異夸克的數量大致相等時，命名為奇異夸克團。這是由於在泡利不相容原理的作用下，相比兩種夸克的物質態，三種夸克態將允許更多的夸克排布在更低的能級上。

與原子核的關係

核子是由多個上夸克和下夸克約束形成的三夸克態（如質子和中子）。根據奇異物質假說，奇異夸克團將比原子核更穩定，因此核子可以衰變為奇異夸克團。但是由於存在巨大的能量壁壘，衰變過程將會極其緩慢。當弱相互作用將一個核子轉變為奇異夸克團時，釋放出的奇異夸克將會形成超重的奇異重子，如Λ粒子。只有當多個反應同時發生，產生的奇異夸克數恰好滿足形成較低能量態的比例，衰變過程才可能發生。非常不幸的是，即使奇異物質假說是正確的，我們也無法看到核子衰變為奇異夸克團，因為他們的壽命比宇宙還要長。

尺寸

奇異物質的穩定性與它的尺寸相關，這是由下列原因造成的：

• 夸克團與真空的交界處的表面張力對小尺寸夸克團的影響要大於更大尺寸的夸克團。奇異物質的表面張力大小尚未知：如果該張力小於某個臨界值（約每平方飛米數MeV），則大尺寸的奇異物質會更不穩定，容易衰變成更小的奇異物質；如果它大於某個臨界值，則奇異物質則會隨着尺寸增大而變得更穩定。^[6]
• 屏蔽效應允許較小的奇異物質帶有電荷，在其周圍有一層電子或正電子組成的電中和雲，但對更大的奇異物質而言，需要它和正常物質一樣，整個內部保持電中性。奇異物質的屏蔽效應範圍大概在幾個飛米的量級，只有小於這個尺寸的奇異物質才允許以帶電的形式單獨存在。^[7]

其它主題

• 夸克
• 夸克星