عند درجات الحرارة المنخفضة والكثافة الباريونية العالية، لا يمكن حساب معادلة الحالة للمادة الكثيفة مباشرة من الديناميكا اللونية الكمومية بسبب مشكلة إشارة الفرميونات. لذلك تُستخدم نماذج فعالة تتضمن تماثلات QCD وتعيد إنتاج القيود المعروفة. في هذا النهج، من الضروري أخذ ثلاثة شحنات محفوظة في الاعتبار: العدد الباريوني، والغرابة، والشحنة الكهربائية، مما يؤدي إلى فضاء ثلاثي الأبعاد من الجهود الكيميائية. يقع العمل عند تقاطع أبحاث مادة الكواركات، والكيلونوفا، والمغناطيسات النجمية؛ وتدرس الأعمال المجاورة الموصلية الفائقة اللونية، والتحولات الطورية في النجوم النيوترونية، والنقاط الحرجة الكمومية. تتميز هذه المقالة بأنها تُظهر لأول مرة في إطار نموذج موحد مع الثُمانيّ الباريوني الكامل، والعشاريّ، والكواركات تعايش ثلاث نقاط حرجة.
تم استخدام النموذج المتوسط الحقل الكيرالي CMF++ وهو نسخة مفتوحة طورها تعاون MUSES. يتضمن النموذج التماثل الكيرالي، والثُمانيّ الباريوني الكامل، والعشاريّ، والكواركات. تُحسب معادلة الحالة في فضاء رباعي الأبعاد من المعاملات: درجة الحرارة، والجهود الكيميائية الباريونية والغريبة والكهربائية. لتحديد الحلول المستقرة وشبه المستقرة وغير المستقرة، يُستخدم التحديد الإيجابي لمصفوفة هيس. تُحدد التحولات الطورية من خلال انقطاعات الكميات الديناميكية الحرارية، والنقاط الحرجة من خلال قمم القابلية الباريونية المعيارية. أُجريت الحسابات لمجموعة محددة من ثوابت الاقتران C3.
عند درجة حرارة صفر، تم اكتشاف ثلاث مراحل: هادرونية خفيفة (في الغالب نيوكليونات)، وكواركية، ومرحلة يهيمن عليها الغرابة (في الغالب هيبرونات Ξ- وΣ- ورناناتها). يصاحب الانتقال إلى المرحلة الغريبة تغير حاد في التركيب: الكسر الغريب Y_S ≈ −1، وعدم التناظر النظائري δ_I ينخفض إلى أقل من 0.25. عند درجة حرارة محدودة، ينتهي كل تحول من النوع الأول بنقطة حرجة. بالنسبة للتحول الغريب، درجة الحرارة الحرجة T_c ≈ 40 ميغا إلكترون فولت، والجهد الكيميائي الباريوني μ_Bc ≈ 1345 ميغا إلكترون فولت. ينحني خط فك الحبس نحو قيم μ_B أصغر عند درجات الحرارة المنخفضة، وهو ما يعاكس السلوك القياسي. لا يعتمد تحول السائل-الغاز على وجود النقطة الحرجة الغريبة.
يُظهر العمل أنه في المادة النووية الكثيفة قد يوجد نوع ثالث من التحولات الطورية لم يُلاحظ سابقًا في هذا السياق، وهو تحول يهيمن عليه الغرابة. على عكس الأبحاث المجاورة حيث دُرست عدم استقرارية الهيبرونات بشكل منعزل أو في نماذج أبسط، هنا حُصل عليها في نموذج واحد متسق ذاتيًا مع الكواركات والثُمانيّ الكامل. هذا هو أول إظهار لثلاث نقاط حرجة في مخطط طور واحد لنموذج CMF. النتيجة مهمة لفهم تركيب المناطق الداخلية للنجوم النيوترونية وديناميكيات اندماجاتها.
من الضروري التحقق من استقرار المرحلة الغريبة لمجموعة أوسع من البارامترات لنموذج CMF، لأن وجودها يعتمد بشدة على ثوابت الاقتران. السؤال المفتوح هو كيف يؤثر تفاعل التحول الغريب مع فك الحبس على المسارات في فضاء الجهود الكيميائية في الظروف الحقيقية في اصطدامات الأيونات الثقيلة واندماجات النجوم النيوترونية. من المخطط دراسة إمكانية ظهور المرحلة الغريبة في الاصطدامات منخفضة الطاقة.
قد تؤثر النتائج على تفسير بيانات اصطدامات الأيونات الثقيلة وعلى نمذجة اندماجات النجوم النيوترونية، بما في ذلك حسابات الموجات الثقالية.
إجراء تحليل استقرار المرحلة الغريبة لبارامترات مختلفة لنموذج CMF ودراسة مظاهرها في المحاكاة العددية لاندماجات النجوم النيوترونية مع مراعاة الانحرافات عن التوازن الكهروضعيف.
يرتبط العمل مباشرة بالمشكلة غير المحلولة لمعادلة حالة المادة النووية فائقة الكثافة وبمسألة أي درجات الحرية (الهادرونات، الهيبرونات، الكواركات) تتحقق في نوى النجوم النيوترونية. قد يحل وجود المرحلة الغريبة التناقض بين ليونة معادلة الحالة بسبب الهيبرونات والكتل المرصودة للنجوم النيوترونية التي تبلغ حوالي كتلتين شمسيتين.
درجة الحرارة الحرجة للتحول الغريب حوالي 40 ميغا إلكترون فولت تقابل حوالي 460 مليار كلفن، أي أكثر حرارة بعشرات الآلاف من المرات من مركز الشمس.
في رواية «Schismatrix» لبروس ستيرلينغ، توصف كائنات ذكية تعيش في ظروف قاسية للنجوم النيوترونية. التحولات الطورية المشابهة لتلك التي تم بحثها قد تحدد حدود عالمها.