20世纪人类认识自然的重要成就之一是建立了粒子物理标准模型。它认为自然界的基本费米子包括轻子与夸克，而规范玻色子传递着它们之间的相互作用。描述夸克之间强相互作用的基本理论为量子色动力学(QCD)，它在高能标(高温或高密度)极限下相互作用趋于消失，但在低能标情形夸克之间存在很强的耦合。高能微扰QCD非常成功，实验与理论很好地吻合;但QCD的低能非微扰行为却比较复杂，认识相对不足。事实上，当今高能物理领域极具挑战性的课题之一就是研究QCD的非微扰效应。
夸克物质以夸克和胶子为基本自由度。如果忽略夸克之间的相互作用，低温夸克物质可以处理为费米气。但自20世纪70年代起，人们开始注意到，因夸克之间存在吸引作用，夸克物质的费米面很可能是不稳定的。类似于低温金属中电子的超导态，夸克物质也可能处于色超导状态。20世纪90年代关于色超导的讨论逐渐展开，提出三味色味锁相、两味色超导相等不同的色超导态。
然而基于天体物理研究，也出现了“冷夸克物质处于固态相”的看法：夸克可能因其间强的相互作用而在位形空间凝聚成团。当温度足够低以致热动能远低于夸克团之间的作用能时，夸克物质呈现固态。因这种固体类似于人们日常生活中的固体，故称为普通固体。如果假设色超导能隙存在空间调制而破坏空间平移对称性，也有计算表明色超导物质也可以具有刚性。这样的超流态也可以看作为一种固体，称为超固体。
除了微观领域的成就外，包括恒星在内的天体物理研究也加深了人们对于宇观现象的认识。对作为宇宙重要层次之一恒星的研究在天体物理学中占有关键地位。一般认为恒星在分子云中因引力不稳定作用而诞生，中心点燃核聚变反应而成为主序恒星后享受其相对漫长的一生。不同初始质量的恒星选择不同的死亡方式：质量较小的恒星最终成为白矮星，而质量较大的恒星会通过超新星爆发结束主序阶段的演化，形成残骸中子星或黑洞。
中子星的平均密度超过原子核的密度。尽管中子星观测研究进展显著，但观测表现对物态依赖性并非敏感，且因几倍于原子核密度物质的状态本质上属于非微扰QCD问题，故至今关于中子星内部结构或物态一直没有定论。这导致中子星物态问题被粒子物理学家和天体物理学家所共同关注：前者寄望利用中子星这一得天独厚的天体实验室认识QCD的非微扰行为，而后者认为此问题与包括超新星在内的大质量恒星晚期演化、中子星相关若干天体物理过程等紧密联系。
依赖物态的差异，中子星又分为常规中子星和夸克星两类。前者以核物质为主构成，后者主要组分为夸克物质。因这两类中子星结构存在明显区别，观测上分辨常规中子星或夸克星就显得尤为重要、意义深远。很遗憾，由于观测和理论上的困难，这一目标至今还没有实现。尽管尚未彻底肯定或否定夸克星的存在，但目前确实显现出一些夸克星的可能证据：例如，中子星质量和半径的限制、脉冲星射电辐射子脉冲的漂移现象，还有最近中子星碰撞的引力波研究。
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