研究背景：

超子（hyperon）是含奇异夸克的重子。超子可以在粒子加速器中通过核子和介子之间或核子之间的碰撞产生。 它们是短寿命粒子，在大约 10^-10 秒的时间内衰变为核子和介子。 超子可以与质子和中子结合，形成奇异的不稳定原子核，称为超核（hypernuclei），其研究对超子和核子之间的相互作用极具价值。另一方面，超子预计会在中子星的核心出现。超子的存在可能强烈影响中子星的结构、冷却、自旋演化及中子星合并的动力学和引力波多信使辐射。 近年来，自手性有效场论中 QCD 的对称性出发重子相互作用理论取得了重大进展。 然而，有奇异数（strangeness）的重子相互作用仍然很不确定。结合超核的研究及中子星的多信使观测有望提供对奇异重子相互作用的准确和可靠的描述。

研究内容：

在最简单的假设下，中子星核心是由中子、质子、轻子在弱相互作用下处于平衡状态的电中性均匀流体。 即使如此简化，从基本的核相互作用微观确定中子星EOS仍然是一个艰巨的理论问题。可参阅https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=MzU4ODM2NjQ5Ng==&action=getalbum&album_id=2454854141660528642#wechat_redirect了解近期中子星和核天体物理相关研究工作（公众号：Nucl_Astrophys_xmu）。

在正常核密度（⍴₀=2.6×1014 g/cm³）的几倍下，超子预计会出现在中子星物质中。 超子形成的原因很简单：主要是由于核子和轻子的费米子性质，这使得它们的化学势随密度迅速增加。 一旦核子和轻子的化学势变得足够大，能量最高的中子（即费米表面的中子）就可以通过弱相互作用衰变成超子，形成新的超子费米海。为了研究中子星中的超子出现及性质，我们使用 LIGO/Virgo 检测到的 GW170817 双中子星合并的潮汐形变测量和NICER 检测到的 PSR J0030+0541 和PSR J0740+6620的质量半径测量，对超子-核子相互作用进行贝叶斯推断。 我们特别结合了最近由超核单超子分离能得到的超子耦合参数间的强相关关系（如图1）。我们发现超子阈值可以低至 ∼ 1.5⍴₀。 超子星的最大质量最多为 2.176^{+0.085}_{-0.202}MSun（68% 置信区间）。我们还提供了各种超子星计算结果（如图2），有助于理解中子星中的“超子疑难”（hyperon puzzle）问题。

相关研究工作已被The Astrophysical Journal 接受发表（预印本链接：https://arxiv.org/abs/2205.10631），第一作者为博士研究生孙向东（厦门大学），合作者为缪志强（厦门大学）、孙保元教授（兰州大学），通讯作者为李昂教授。得到科技部SKA专项、国家自然科学基金及厦门市青年创新基金项目的支持。