在一顆大質量恆星燃燒其燃料並作為超新星爆炸之後，可能會形成一個被稱為中子星的極其緊湊的物體。中子星的密度非常大：為了獲得其中的密度，人們必須將像我們的太陽這樣的大物體縮小到像法蘭克福這樣的城市大小。2017年，引力波，即兩顆中子星碰撞時產生的時空小漣漪，第一次可以在地球上直接測量。然而，隨之而來的熱而密集的合併產物的確切組成是未知的。

例如，目前還不知道通常被困在中子中的夸克，在碰撞後是否會以自由形式出現。

位於韓國浦項的亞太理論物理中心的Matti Järvinen博士、Tuna Demircik博士和來自德國法蘭克福歌德大學理論物理研究所的Christian Ecker博士現在創建了一個新的模型，使他們能夠進一步回答這個問題。他們將核物理學中不適用於高密度的模型與弦理論中採用的一種方法結合起來，以描述向密集和熱夸克物質的過渡。

新方法的插圖：研究人員使用五維黑洞（右）來計算強耦合物質的相圖（中），從而能夠模擬中子星合併和產生的引力波（左）。資料來源：法蘭克福歌德大學/浦項亞太理論物理中心

“我們的方法使用了弦理論中發現的一種數學關係，即五維黑洞和強相互作用物質之間的對應關係，來描述密集核物質和夸克物質之間的相變，”Demircik博士和Järvinen博士解釋。

埃克爾博士補充說：”我們已經在計算機模擬中使用了新的模型來計算來自這些碰撞的引力波信號，並表明熱和冷夸克物質都可以產生。”他與法蘭克福歌德大學Luciano Rezzolla教授工作小組的Samuel Tootle和Konrad Topolski合作實現了這些模擬。

接下來，研究人員希望能夠將他們的模擬結果與未來從太空測量的引力波進行比較，以便進一步了解中子星碰撞中的夸克物質。