夸克物质的界面效应:轻夸克块与致密星

夸克物质的界面效应对致密星以及诸如奇异滴和 $ud$QM 块等小尺寸块的性质起着重要作用。通过向拉格朗日密度引入密度导数项并采用 Thomas-Fermi 近似,我们发现可以复现通过求解 Dirac 方程所得的结果。采用特定参数集时,$ud$QM 块的能量每重子随重子数 $A$ 减小,并在 $A\gtrsim 300$ 时变得比原子核更稳定。我们考察了夸克物质对称能的效应,其中若采用较大的对称能,$A\approx 1000$ 处的 $ud$QM 块可比其他块更稳定。在此类情形下,较大的 $ud$QM 块将通过裂变衰变,且 $ud$QM 星的表面将碎裂成由 $ud$QM 块和电子构成的壳层,类似于奇异星壳层的情况。随后采用 Wigner-Seitz 原胞的球面和柱面近似研究了相应的微观结构,发现液滴相是 $ud$QM 星壳层以及由 $ud$QM 块($A\approx 1000$)和电子构成的 $ud$QM 矮星的最稳定构型。对于本文所考虑的情形,$ud$QM 星的壳层厚度通常为 $\sim$200 m,若忽略界面效应并采用 Gibbs 构造则可达数公里。若忽略界面效应,$ud$QM 矮星的质量和半径小于典型的白矮星,且会增大。