Как быстро будет происходить преобразование странной материи?

Поведение странной материи изучено недостаточно, особенно в тех условиях, к которым мы привыкли на Земле! Большинство теоретических трактовок сосредоточены на местах, в которых странная материя может образовываться или оставаться стабильной, например, в центрах нейтронных звезд. Если мы наденем наши математические шляпы, мы можем наивно попытаться применить известные уравнения для преобразования странной материи, но результаты могут оказаться бессмысленными. Так что давайте вместо этого наденем шляпы физиков и будем работать с теми ограниченными инструментами, которые у нас есть.

Существуют уравнения того, как быстро материя внутри нейтронной звезды будет превращаться в странную материю. Первоначально полученные в конце 1980-х, они описаны Dai et al. 1995 . Авторы отмечают, что условием преобразования всего тела в странную материю является то, что шкала времени преобразования должна быть больше, чем время, необходимое для распространения звука через звезду. Это имеет смысл; скорость звука часто используется в качестве показателя того, насколько быстро могут происходить изменения внутри твердого тела. Это способ распространения информации внутри объектов. Астрономы называют это динамической шкалой времени и используют ее при изучении коллапса звезд или газовых облаков, но здесь также следует учитывать и эту величину.

(Кроме того, динамическая шкала времени обратно пропорциональна квадратному корню из средней плотности:$\tau\sim(G\bar{\rho})^{-1/2}$. Для Земли это около 28 минут. Для сравнения, в нейтронной звезде$\tau$составляет примерно одну десятую миллисекунды .)

Дай и др. говорят нам, что преобразование в странную материю должно распространяться со скоростью

$$v=\left[\frac{D}{\tau_w}\frac{a_0^4}{2(1-a_0)}\right]^{1/2}$$ где$D=\mu/k_BT$, с$\mu$химический потенциал нижних кварков,$a_0$связано с относительной плотностью странных кварков и нижних кварков в странной материи, и$\tau_w$представляет собой характеристическую шкалу времени, которая кодирует скорость реакции и влияние сильного ядерного взаимодействия. В нейтронной звезде преобразование происходит в масштабе секунд — гораздо дольше, чем динамическая шкала времени, как и ожидалось.

Некоторые выводы:

• $v\propto T^{-1/2}$, поэтому в более холодных телах (а Земля холоднее нейтронной звезды!), изменения должны распространяться быстрее.
• Поскольку Земля состоит из атомов, мы должны учитывать как электромагнитное, так и сильное ядерное взаимодействие при расчетах.$\tau_w$в том числе межмолекулярных взаимодействий. Я не знаю методов лечения, учитывающих это.
• Наши расчеты химического потенциала, возможно, придется изменить, учитывая, что все существующие кварки связаны с протонами и нейтронами, которые сами являются составными частями атомов.
• Предположения, использованные для получения нашего выражения для$v$были основаны на установке нейтронной звезды; само уравнение может быть совершенно недействительным.

Если мы наденем наши шляпы физиков, мы вынуждены заключить, что у нас нет подходящих инструментов для работы. Конечно, с математической точки зрения, у нас есть уравнение скорости изменений, как вы и хотели! Однако с физической точки зрения это уравнение является неполным и недействительным, с параметрами, которые мы не можем легко вычислить. С положительной стороны, мы знаем , что изменения будут распространяться медленнее, чем скорость звука — в этом мы должны быть уверены. Мы видим, что они будут происходить гораздо медленнее, чем вы, вероятно, ожидали.