Введение

Предсказанная фаза в кварковой материи

Цветовая сверхпроводимость – это явление, при котором материя переносит цветовой заряд без потерь, аналогично тому, как обычные сверхпроводники переносят электрический заряд без потерь. Предсказывается, что цветовая сверхпроводимость возникает в кварковой материи при достаточно высокой плотности барионов (то есть значительно выше плотности и энергии атомного ядра) и не слишком высокой температуре (значительно ниже 10¹² Кельвинов). Цветные сверхпроводящие фазы следует противопоставлять нормальной фазе кварковой материи, которая представляет собой слабо взаимодействующую ферми-жидкость кварков. В теоретическом плане, цветовая сверхпроводящая фаза – это состояние, в котором кварки вблизи поверхности Ферми становятся коррелированными в куперовские пары, которые конденсируются. С феноменологической точки зрения, цветовая сверхпроводящая фаза нарушает некоторые симметрии базовой теории и обладает существенно отличающимся спектром возбуждений и транспортными свойствами по сравнению с нормальной фазой.

Возможное встречаемость в природе

Единственное известное место во Вселенной, где плотность барионов может быть достаточно высокой для образования кварковой материи, а температура – достаточно низкой для возникновения цветовой сверхпроводимости, – это ядро компактной звезды (часто называемой «нейтронной звездой», термин, который априори предполагает ответ на вопрос о её фактическом составе). Здесь остается много открытых вопросов:
Мы не знаем критическую плотность, при которой произойдет фазовый переход от ядерной материи к какой-либо форме кварковой материи, поэтому мы не знаем, имеют ли компактные звезды ядра из кварковой материи. С другой стороны, возможно, что ядерная материя в больших объемах на самом деле является метастабильной и распадается в кварковую материю («гипотеза о стабильной странной материи»). В этом случае компактные звезды будут полностью состоять из кварковой материи до самой поверхности. Предполагая, что компактные звезды действительно содержат кварковую материю, мы не знаем, находится ли эта кварковая материя в состоянии цветовой сверхпроводимости. При бесконечной плотности ожидается цветовая сверхпроводимость, и привлекательная природа доминирующего сильного взаимодействия между кварками позволяет предположить, что она сохранится и при более низких плотностях, однако возможен переход в какое-то сильносвязанное состояние (например, конденсат Бозе-Эйнштейна пространственно связанных ди- или гексакварков).