近日，厦门大学天文学系李昂教授团队在致密物质状态方程研究中取得重要进展。研究成果以“Exploring Hyperon Skyrme Forces in Multi-Λ Hypernuclei and Neutron Star Matter”为题，被权威期刊Monthly Notices of the Royal Astronomical Society接收发表。该工作首次结合地面超核实验与中子星天文观测对超子-超子及超子-超子-核子相互作用参数进行了系统约束，为破解长期困扰学界的“超子疑难”提供了关键定量依据。
致密天体中的隐秘法则
中子星是宇宙中密度仅次于黑洞的极端天体，其核心物质密度可达原子核饱和密度的数倍以上。在如此极端的条件下，普通核子（中子&质子）的化学势会超越一些粒子的阈值，理论上应出现含有奇异夸克的超子。然而，一个令人困惑的矛盾长期存在：当超子被引入理论模型后，中子星物质状态方程会明显变软，导致星体最大质量显著下降，从而无法满足天文观测中约2倍太阳质量的约束。这就是所谓的“超子疑难”。
研究人员很早就意识到，超子之间的相互作用，尤其是高密度下的排斥成分，可能是解开这一”疑难”的关键。但由于缺乏系统性的约束，这些相互作用的强度与行为一直难以准确刻画。
聆听超子的“密语”
本研究首次在Skyrme Hartree-Fock理论框架内，对ΛΛ两体与ΛΛN三体相互作用参数实施了全面的贝叶斯分析。研究同时纳入了三个维度的约束信息：来自地面实验的双Λ超核结合能数据（提供低密度下的约束）、来自中子星的质量与半径观测（提供高密度下的约束），以及核物质饱和点的基本性质。
研究团队系统性探索了三种核子-核子相互作用、五种ΛN相互作用以及多种ΛΛ相互作用参数的组合，覆盖了从原子核到中子星内核的完整密度范围。这一跨越十九个数量级的致密物质描述框架，将地面实验室与遥远星空紧密连接起来。
定量揭示：排斥效应撑起2倍太阳质量
经过系统分析，研究首次给出了超子相互作用的定量图像：
ΛΛ两体相互作用中，局域、动量无关的部分主要呈现吸引特性，奠定了多Λ超核结合能的基础；而动量依赖的部分在高密度区域贡献显著的排斥效应，正是这一排斥成分，有效抑制了高密度下超子丰度的增大，使含超子的物态方程在高密度区保持了足够的硬度。
定量计算表明，引入上述排斥性超子相互作用后，中子星的最大质量可提升高达22%——从无法达到2倍太阳质量，提升至与PSR J0348+0432等大质量脉冲星的观测结果一致。再加入ΛΛN三体相互作用后，物态方程进一步变硬，最大质量额外提升约0.1倍太阳质量。
从定性到定量的跨越
该研究的意义在于，它在统一的理论框架内，将超子相互作用的吸引与排斥成分定量分离，明确回答了“高密度排斥到底能撑起多少质量”这一核心问题。
同时，研究展示了“天地协同”的力量：超核实验主要约束低密度行为，中子星观测则约束高密度行为，二者结合有效克服了单一数据源参数空间过大的困难。这一方法为未来J-PARC、FAIR、RHIC等国际大科学装置的超核物理实验提供了明确的理论参考。
致密物质研究的新章节
本研究是厦门大学天文学系致密物态研究方向的延续成果。从核物质饱和参数精确约束，到中子星冷却、r模不稳定性，再到双奇异超核研究，团队持续通过“地面实验+天文观测+现代核力”的综合路径，构建描述宽密度范围、包含奇异成分的致密物质理论。欢迎关注https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=MzU4ODM2NjQ5Ng==&action=getalbum&album_id=2454854141660528642#wechat_redirect了解更多近期相关研究工作（公众号：Nucl_Astrophys_xmu）。
随着第三代引力波探测器（如Einstein Telescope）和下一代X射线望远镜（如eXTP）的推进，以及FAST对更多脉冲星的持续发现，本研究提供的约束参数将直接用于模拟和解读这些观测数据，帮助科学家们进一步聆听来自星核深处的“星辰密语”。
该工作由厦门大学天文学系孙向东、韩烁冲（博士研究生）、与李昂（通讯作者）及南开大学物理学院胡金牛教授合作完成。研究获得了国家自然科学基金等项目的支持。
论文信息
X. D. Sun, S. C. Han, J. N. Hu, A. Li. Exploring Hyperon Skyrme Forces in Multi-Λ Hypernuclei and Neutron Star Matter. MNRAS, 546, 1-16 (2026)
预印本链接：https://arxiv.org/abs/2602.03388
