截至2023年11月，理学院核物理团队在致密星体物理中的色味锁夸克星、混合星以及致密星物质中的同位旋效应、混合星核子夸克相变、夸克物质核心等研究课题中取得了多项重要进展，相关研究成果以青岛理工大学为第一单位发表在国际权威期刊《Physical Review D》《Physical Review C》和《The European Physical Journal C》。
色味锁夸克物质被认为是量子色动力学基态物质的候选者之一，可能存在于夸克星物质与混合星的夸克相中。核物理团队负责人初鹏程教授利用准粒子模型计算零温、有限温度、强磁场下的色味锁夸克物质的热力学性质，发现色味锁夸克物质可能会比同参数下的奇异夸克物质更稳定，物态方程中的压强更大，可以支持目前实验观测的大质量夸克星。结果还表明零温情况下色味锁夸克物质的能隙常数可以增加1.4倍太阳质量夸克星的引力波潮汐形变率与星体的最大质量；在有限温度情况下，色味锁原生星的最大质量中心温度会随着能隙常数的增加而增大。初鹏程教授随后利用多个唯象夸克模型，分别计算了目前实验观测的致密星的质量-半径新约束，进一步精简了多个模型的参数空间，计划逼近真实的致密星物质相互作用形式。相关的研究结果分别发表在Eur. Phys. J. C 83:858 (2023)和Phys. Rev. C 108, 025808 (2023)。
大质量致密星体内部是否存在夸克物质核心以及一级相变是近年来致密星体物理的研究热点。核物理团队成员刘鹤副教授利用最新的天文观测以及相对论重离子碰撞数据的相关约束，从理论上研究了混合星物质的状态方程以及混合相的声速和多方指数，并证明了大质量混合星存在夸克物质核心的可能。研究结果表明声速和多方指数在混合相会出现阶跃性变化，这种变化会在双星合并后引力波谱的主频率中留下了清晰而独特的特征，可以为强子-夸克一级相变的研究提供灵敏探针。通过调节不同参数空间，混合星中夸克物质核心（包含混合相）的质量可以达到0.8倍太阳质量，其半径可以接近6.95km。此外，在研究混合星中夸克物质核心性质时，首次提出了要排除奇异夸克物质绝对稳定条件的约束，并在该约束下，给出了混合星最大质量、1.4倍太阳质量的半径、潮汐形变以及夸克核心的质量半径范围。相关的研究结果分别发表在Phys. Rev. D 107, 094032 (2023) 和Phys. Rev. D 108, 034004 (2023)。
相对论重离子碰撞以及QCD相图和临界现象的理论研究也在积极推进。近年来，美国布鲁克海文国家实验室的相对论离子对撞机上正在进行着束流能量扫描实验，STAR国际合作组的研究人员发现pi介子椭圆流劈裂与电荷不对称度存在着线性关系。基于拓展的多相输运模型，利用NJL模型研究构成正反pi介子不同的夸克同位旋平均场势，为解释pi介子椭圆流劈裂与电荷不对称度线性关系的实验现象提供了新思路。该项研究成果已发表在国内著名物理期刊、校A类分区期刊《物理学报》。
以上研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目等国家级项目和山东省自然科学基金杰青项目、山东省自然科学基金优青项目、省高校青创团队、山东省自然科学基金青年项目等省部级项目的资助。（撰稿：初鹏程、刘鹤；审核：邱田会）
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevC.108.025808
https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-023-12041-5
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.107.094032
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.108.034004
https://doi.org/10.7498/aps.72.20230454