非对称核物质状态方程和中子星物质中的K凝聚

摘要

本论文介绍了中子星研究的现状以及目前常用的核多体方法，系统描述了非对称核物质的状态方程和β稳定中子星物质中的K介子凝聚，特剔是微观三体核力以及超子自由度对此所产生的影响。 在Brueckner-Hartree-Fock理论框架内，研究了新生中子星的状态方程和性质，计算了新生中子星的最大质量和新生中子星中质子占总核子数的丰度，特别是讨论了三体核力和中微子束缚效应的影响以及三体核力和中微子束缚效应的相互影响。结果表明：无论是否考虑三体核力，中微子束缚对新生中子星的状态方程和质子丰度均有明显影响。中微子束缚导致新生中子星物质中的质子丰度显著增大。三体核力的贡献是使新生中子星的状态方程变硬并导致新生中子星中质子丰度明显增大。束缚在中子星物质中的中微子显著减弱了三体核力对于中子星物质中质子丰度的影响。 利用Brueckner-Hartree-Fock方法，计算了稳定中子星物质的状态方程以及三体核力的影响，特别是研究了三体核力对(新生)中子星物质中K介子凝聚的影响。结果表明三体核力对中子星物质中出现K介子凝聚的临界密度以及中子星物质中各种粒子所占的比例均有重要影响。三体核力的主要作用是降低了中子星物质中出现K介子凝聚的临界密度并使K凝聚相中的核物质更加接近于对称核物质。 具体的，我们发现：(1)．K凝聚的临界密度敏感的依赖于KN相互作用的取值；而且，当KN相互作用项取较强的情况时，不同的KN相互作用的影响远远大于对称能的影响。与中微子自由的情况比较，中微子束缚使得K凝聚推迟到较高的密度出现。当K介子出现后，由于电荷中性条件的约束，中微子自由物质中的轻子含量大大减小。而对于中微子束缚得情况，与正常态(K凝聚没有发生)不同的是．K介子的出现减小了轻子的含量，使得当密度增加时中微子的含量增加起来。(2)．一般地K介子凝聚会软化状态方程，而且中微子束缚时K凝聚对状态方程的软化比起中微子自由时的K凝聚的软化要弱的多。(3)．没有K介子凝聚的物质中，中微子束缚会稍稍软化系统的状态方程，然而有K凝聚相变发生的中子星物质中，中微子束缚会硬化系统的状态方程。这种现象会导致一种低质量的黑洞推迟到新生中子星的冷却阶段形成。 在相对论平均场模型下，利用最新的A超子实验提取的超子－超子???? 度，计算了它对于奇异强子物质，中子星物质以及中子星性质的影响，我们发现这一新的较弱的超子势使其相应状态方程变硬，由此预测的中子星最大质量为1.75倍的太阳质量，比先前的预测大了0.2-0.5倍的太阳质量；我们还计算了它对于中子星物质中K介子凝聚的影响，发现新的超子势有利于K凝聚的出现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1中子星的发现和整体性质

1.2中子星的内部构成

第二章核物质状态方程的理论模型

2.1 Hartree-Fock平均场及Skyrme有效相互作用

2.2 Brueckner-Hartree-Fock方法

2.3多体变分方法

2.4 Dirac-Brueckner-Hartree-Fock方法

2.5 Relativistic Mean Field Theory方法

第三章包含三体核力的同位旋相关的Brueckner-Hartree-Fock方法

第四章新生中子星的性质与三体核力效应

4.1理论模型

4.2计算结果

第五章中子星物质中的K介子凝聚

5.1 KN有效手征相互作用

5.2计算结果

5.3研究K介子凝聚的其他方法

第六章中子星物质中的超子自由度

6.1扩展的Walecka平均场模型

6.2奇异强子物质

6.3中子星物质中的超子

6.4超子对于K介子凝聚的影响

第七章结论和展望

参考文献

研究成果

致谢