QCD致密物质的状态究竟如何？对中子星的相关研究或可解开这一难题。在数倍核饱和密度的中子星内部，可能发生强子相到夸克相的解禁闭相变。在之前的工作中，我们利用中子星潮汐形变测量（Miao et al. 2020 ApJ 904, 103）、相对论重离子碰撞数据（Li et al. 2023 PRD 107, 043005）等对相变性质进行了讨论。在本工作中，通过对核心存在强相互作用一阶相变的中子星的潮汐激发 g 模进行首次自洽的广义相对论计算，我们揭示了双中子星旋近期间的引力波信号可用于探测中子星高密内核的强子-夸克相变，未来的第三代引力波探测器或将对其提供强有力的约束。
潮汐共振是指在双星旋近过程中，潮汐场的变化频率接近星体本身的振荡频率，从而产生共振现象。共振会极大激发星体的振荡，将轨道能转移至星体的振动能，加速轨道衰减。这一衰减表现为双星绕转的引力波辐射波形的相位移动，通过探测这一相移我们可以提取星体的振动频率等信息，从而进一步提取状态方程（EOS）信息。值得注意的是，双星旋近末期的频率～1000Hz，因此只有较低频的振荡模式才能在旋近阶段被共振激发，如组分梯度导致的g模（～100Hz），而较高频的f模（～2000Hz）则不能被完全共振激发。
本工作我们主要考虑了退禁闭相变分界面两侧强子相和夸克相密度不连续引起的g模，它们的典型频率约几百Hz（依赖于密度跳变的大小）。我们在广义相对论框架下计算了g模的频率以及g模与外部潮汐场的耦合，并进一步得到了对引力波波形的影响。我们还利用已有的GW170817数据对共振信号搜寻，尽管搜寻显示零结果，但依然帮助我们排除了一部分相变的参数空间。最后，结合下一代引力波探测器（CE、ET）的设计灵敏度，我们计算了它们对共振信号的探测能力。我们发现，下一代探测器可以帮助我们对很大一部分相变参数空间进行限制，如图所示：
图. 相变的EOS参数空间。橘黄色和蓝色阴影区域表示下一代引力波探测器可限制的范围；红色区域表示被GW170817排除的参数范围。
相关研究工作以“Resolving phase transition properties of dense matter through tidal-excited g-mode from inspiralling neutron stars”为题已被ApJ接受发表（Miao et al. 2024 ApJ 964, 31）。预印本链接：https://arxiv.org/abs/2305.08401。论文第一作者为缪志强博士后（李政道研究所），通讯作者为李昂教授，合作者为华中科技大学周恩平副教授。此工作得到了科技部SKA专项和国家自然科学基金的支持。
