Кварки в тесноте: рецепт твёрдой сердцевины экспресс
Внутри нейтронной звезды материю сдавливают так, что атомные ядра перестают быть отдельными комочками. Нейтроны и протоны приближаются друг к другу, и их внутренности — кварки — начинают чувствовать соседей сквозь стенки своих «мешков».
Когда плотность достигает нескольких ядерных, кварки перестают помещаться в отдельных барионах. Возникает кварковая материя: в ней кварки двигаются свободно по всему объёму, но при малейшем возмущении мгновенно запираются обратно в нейтроны или протоны. Это похоже на переполненный автобус в час пик: пассажиры стоят вплотную, но при резком торможении хватаются друг за друга, образуя временные группки.
Авторы построили идеализированную модель IdylliQ, которая показывает, как заполнение кварковых состояний — «кварковое насыщение» — заставляет вещество резко твердеть. Давление растёт быстрее, чем плотность энергии, и скорость звука подскакивает до неожиданно высоких значений. Это объясняет данные наблюдений: нейтронные звёзды оказываются более массивными и жёсткими, чем предсказывали старые теории.
Когда в смесь добавляют гипероны — тяжёлые родственники нейтронов, — обычно они размягчают звезду, и она перестаёт держать большую массу. Но кварковое насыщение вносит эффективное отталкивание между разными сортами барионов. Гипероны уже не могут беспрепятственно размножаться, и проблема размягчения смягчается сама собой.
Если бы можно было взять кусочек кварковой материи и отпустить, он бы мгновенно взорвался облаком обычных частиц — кварки не выносят одиночества.
В романе «Яйцо Дракона» Роберта Форварда описана жизнь на поверхности нейтронной звезды, где вещество из кварков и ядер ведёт себя причудливо под чудовищной гравитацией.