β平衡下的夸克物质态方程

夸克物质可能由于混杂星核心中的强子-夸克相变而出现。夸克物质是一种将夸克与核子均作为准粒子出现在交叉相变中的处理方式，并为关于夸克物质的早期思想（例如MIT袋模型）提供了显式实现。McLerran与Reddy最近采用这一描述来建模不带荷（纯中子）物质，其方法具有如下优点：声速在中子-夸克相变处快速上升，从而满足对中子星最大质量（$\gtrsim2M_\odot$）以及 $1.4M_\odot$ 星半径（$R_{1.4}\lesssim 13.5$ km）的观测约束。涉及一级相变的传统模型导致较软的压力-能量密度关系，除非常狭窄的参数选择外难以满足这些约束。我们提出一种涉及质子与轻子的夸克物质变体，其能量可被显式最小化以实现化学平衡与β平衡，而这在不带荷的表述中无法做到。夸克物质星体模型能够以广泛的模型参数满足观测的质量与半径约束，避免了传统混杂星模型（包括要求相变密度非常接近核饱和密度）所必需的精细调节。我们的表述符合核对称能与纯中子物质的实验和理论性质，并且仅含少至三个自由参数。这使其成为研究高密度物质的理想工具，是分段多方或谱分解方法的一种高效替代方案。