他是中国最懂夸克星的人之一

黑暗的宇宙中，离地球38亿光年以外的一个地方，一颗比太阳亮度强5700亿倍的超新星爆发的光，终于走到了地球，这一刻的地球，正在2015年的6月21日，仿照历史学家黄仁宇的说法，“这一天，地球上并无特殊的大事发生”。

北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员东苏勃领导的国际团队利用位于智利的2.5米杜邦望远镜拍摄到了这颗名叫ASAS-SN-15lh的第一条谱线。ASAS-SN是一个由美国俄亥俄州立大学牵头的国际合作项目，旨在搜寻主要包括超新星在内的、突然变亮的“暂现天体”。

2016年的1月15日出版的《科学》杂志报道了东苏勃团队的这一成果。这颗超新星被称为“史上最亮的超新星。”

“这是迄今为止人类记录到的最强的超新星爆发。由于它辐射的能量太高，目前的超新星理论还难以对它的爆发机制和能量来源给予令人满意的解释。”东苏勃说。

不久南京大学教授戴子高等发表论文指出：“该超新星的峰值光度太高了，很可能是奇异夸克星。“

戴子高教授关于夸克星的研究得到了媒体的广泛关注。

在这一系列事件的背景下，蝌蚪君在2016年的春节前来到了北京大学，独家专访了该研究领域的专家、北京大学物理学院徐仁新教授，徐教授对夸克星以及其相关领域有近20年的研究经验，多次组织这方面的国际研讨会，可以说他是中国最懂夸克星的人之一。

徐仁新教授在北京大学接受笔者访谈

超新星到底是什么鬼？有四种理论模型

虽然在中国的宋朝，就已经有超新星爆发的记录，但是，因为我们人类被局限在太阳系的狭小一隅，也没有能力接近那些爆发的超新星，所以，对于超新星到底是个什么鬼，可以说是众说纷纭。

超新星爆发机制跟残留的致密星有关。徐仁新告诉蝌蚪君，目前大概有四种理论模型来刻画超新星爆发后留下的残骸：中子星、夸克星、混杂星（就是里面是夸克星外面是中子星的那种星，看起来好像一个有蛋黄的鸡蛋）、夸克集团星（这些就是夸克星与它的兄弟姐妹）。其中最后一种“夸克集团星”的模型是徐教授团队提出来的。

蝌蚪君：“这四种模型是相互排斥的吗？还是可以兼容的？”

徐仁新：“是相互排斥的，真正的超新星爆发后的残骸作为一种物质存在的状态，只可能是其中的一种。”

对超新星爆发的物理实质到底是什么，蝌蚪君实在是非常好奇。

徐仁新：“大质量恒星在演化的晚期，其中心区域的引力场很强、温度很高，所以会进行一系列聚变反应，最后把很多原子核聚变成为铁元素。所以，这个时候恒星的中心会有一个铁核，到了铁核的时候就不能再继续聚变。因为铁元素最稳定，所以形成铁核后，内部不能再放出聚变能量。”

蝌蚪君：“超新星爆发之前，内部都是首先形成这个铁核？”

徐仁新：“是的，一般是这样的。这个铁核一旦形成，恒星核心不能再朝外提供压力，这个时候内部引力场太强，铁核会不得不被引力塌缩……“

蝌蚪君：”是的，那么塌缩完了变成了什么？“

徐仁新：”这就是有趣的问题了。现在有的模型说变成了中子星，有的说是变成了夸克星， 有的说是变成混杂星，但我们认为是变成了夸克集团星。“

什么是夸克星？

夸克是组成中子与质子的基本组成单元，这是一个比较前沿的物理学概念，从媒体的反应来看，目前中国的老百姓对这个概念还很生疏，有的人甚至连夸克与夸父都分不清楚，这是一种亟待科普的局面。

夸克一共有6种，学术上称为6种“味”，分别是上夸克（u）、下夸克（d）、奇异夸克（s）、璨夸克（c）、顶夸克（t）与底夸克（b）。

但是，单独的夸克是看不到的，也就是说，夸克是没有单身男女的，它们一般都是几个人在一起成团的，人人都有对象，单身狗（一个夸克）不能在我们这个现实世界中存在。最近中国科学院高能物理研究所还有一个大新闻，他们测到了多个夸克在一起的状态。

每一个质子与中子之中，都有3个夸克——这是最常见的状态。

由夸克组成的基本粒子

蝌蚪君：”在夸克星中，夸克都是自由的单身男女吗？“

徐仁新：”是的，在夸克星的模型里，数不清的夸克可以看成单身男女，它们组成了一个很大的星体，看起来象一个巨大无比质子或者中子。“

蝌蚪君：”这些夸克一般是什么夸克？“

徐仁新：”主要是上夸克与下夸克，还有一些正反奇异夸克。“

蝌蚪君：”有其他三种夸克吗？比如说顶夸克？“

徐仁新：”没有，在超新星这种能量级别，激发不出来你说的另外三种夸克的——因为他们太重，需要的能量太高。“

蝌蚪君：”夸克星涉及的能标是多少？“

徐仁新：”0.5GeV左右，这个能标下，原则上可以将上夸克与下夸克能通过弱相互作用产生一个奇异夸克。只有弱相互作用才能改变夸克的味。“

蝌蚪君：“我明白了，一开始的铁原子核里面只有质子与中子，而质子与中子是由上夸克与下夸克组成的，后来因为引力塌缩，铁核缩小，半径变小，放出大量的引力势能，这个时候有一部分上夸克与下夸克与电子相互作用，产生了奇异夸克，然后它们一起形成了一个夸克星。”

徐仁新：“大概就是这样，这个过程中因为引力能量的突然释放，会产生大量的中微子，直接导致超新星爆炸了。”

超新星爆发

为什么说ASAS-SN-15lh可能是一颗夸克星？

对于戴子高教授等认为ASAS-SN-15lh可能是一颗夸克星，徐仁新教授也认为这是有一定道理的，因为如果ASAS-SN-15lh是一颗中子星的话，它不太可能爆发出这么大的能量。

蝌蚪君：'那为什么这次爆发的ASAS-SN-15lh是产生一颗夸克星，而不是一个中子星呢？'

徐仁新：“因为如果是产生一颗中子星的话，不太可能有那么大的亮度。”

蝌蚪君：“为什么呢？夸克星与中子星的区别在什么地方？”

徐仁新：“快速转动的夸克星放出的引力波能量比同样转速的中子星放出的引力波能量要小。如果认为超新星爆发时残留星体的转动能起关键作用的话，那么看起来形成夸克星比中子星更亮。”

蝌蚪君：“那我懂了，总能量是一样的，引力波多了，亮度就降低了。”

徐仁新教授的原创：夸克集团星

对徐仁新教授的采访进行了大概1个多小时，徐老师的物理图像非常清晰，他还告诉蝌蚪君，他自己原创的超新星残骸模型中，夸克不是完全自由的，而是有6个夸克或者多个夸克组成一个小集体，然后这些小集体再组成一个大的夸克集团星。他形象地称之为“三味大原子核”。

“这些夸克一开始好像是北京大学开学的时候，从全国招收的新生，他们都是独立的自由的，因为谁也不认识谁，但到了毕业的时候，这些学生会组成一个一个小集体，有的成了恋人有的成了朋友，这就是因为他们之间相知相识、有相互作用。夸克之间的强相互作用也会导致类似小集体的出现。”徐仁新教授说。

蝌蚪君也感觉到，夸克集团星的模型比夸克星模型要有更多的物理味道。然后，徐教授话锋一转，他又说，他觉得蝌蚪君做的科普工作也是非常有意义的，现在中国要建设创新型的国家，要以科技创新来拉动整个国家实力的发展，因此必须提高民众的科学素质，科学普及可以成为我们这个国家社会文化的土壤，这样才可以培养出科技创新的年轻人才。

蝌蚪君希望，徐教授的夸克集团星模型能有越来越多的天文观测实验的支持，包括来自我国贵州在建五百米望远镜的观测（FAST）支持；也希望中国的民众能接受越来越多的前沿科学知识的普及与熏陶，让我们期待在不远的未来能够清晰地知道，超新星残骸到底是上面那四种理论模型中的哪一个。

本篇采写 蝌蚪五线谱 张轩中