量子漩涡揭示：夸克和核子液体的独特舞蹈

左边是核物质，右边是夸克物质。问号暗示了这些液体是否可以以理论上严谨的方式区分的问题。

中子星内部的物质可以有不同的形式：核子的致密液体或夸克的致密液体。

最近的研究表明，在中子星中，夸克液体与核子液体有根本的不同，其涡旋中独特的彩色磁场证明了这一点。这一发现挑战了以前对量子色动力学的信念，并为限制的本质提供了新的见解。

中子星物质的科学
原子核由核子（如质子和中子）组成，核子本身由夸克组成。当以高密度粉碎时，原子核溶解成核子液体，在更高的密度下，核子本身溶解成夸克液体。在这项研究中，研究人员解决了核子和夸克的液体是否根本不同的问题。他们的理论计算表明，这些液体是不同的。这两种类型的液体在旋转时都会产生涡流，但在夸克液体中，涡流带有类似于普通磁场的“彩色磁场”。在核子液体中没有这种影响。因此，这些漩涡将夸克液体与核液体区分开来。

夸克和核子液体的影响
原子核内的夸克和核子通过强大的核力相互作用。这种力量有一个有趣的特性，称为禁锢。这意味着科学家只能观察到结合在一起的夸克群，而不能观察到单个夸克本身。换句话说，夸克被称为“受限的”。使用理论工具描述禁闭甚至精确定义禁闭也很困难。这项工作利用涡旋特性来区分夸克液体和核子液体，解决了这个长期存在的问题。它表明，在一种精确的意义上，致密夸克液体没有受到限制，而核液体则受到限制。

挑战传统理论

核物质是否与夸克物质不同，换句话说，被相变分开，是强相互作用研究中的一个老问题，特别是量子色动力学（QCD）理论。同样，科学家们也询问是否有可能对禁闭给出一个明确的定义。这两个问题过去都从一个相对较古老的角度进行了探索，被称为相变的Landau范式。朗道范式的考虑表明，核物质和夸克物质并不明显。这也意味着在QCD中不能明确定义禁闭。

这项工作通过采用物理学家在过去40年中发现的一套新工具来挑战这些结论。这些工具可以检测材料中不符合前一种范式的拓扑转变。当应用于QCD的研究时，它们揭示了夸克物质和核物质是不同的。为了区分夸克物质和核物质，科学家必须比较这两种情况下的涡旋特性。一个简单的计算表明，夸克物质中的涡旋捕获了核物质中没有的彩色磁场。这一结果还表明，在密集的QCD中可以严格定义限制。