中子星的状态方程和性质以及非对称核物质中的核子超流性

摘要

本论文主要介绍了利用相对论平均场理论、Brueckner-Hartree-Fock方法和BCS理论对中子星的状态方程和性质以及非对称核物质中的核子超流性进行研究的一些工作。 本文主要包括两部分内容。在第一部分中，我们在相对论平均场理论框架下，研究了非对称核物质的状态方程和中子星物质的性质。首先，我们通过引入奇异介子场(标量介子场σ﹡和矢量介子场Φ)来研究超子-超子相互作用对中子星性质的影响。我们发现，致密强子物质的整体性质基本上还是由非奇异介子场决定的。较弱的超子-超子相互作用可以得到较硬的状态方程和较大的中子星最大质量。我们还研究了标量.同位旋矢量介子场对中子星性质的影响，结果显示，标量.同位旋矢量介子场的出现，使得中子星中每核子结合能减小，同时也使得质子在中子星中所占的百分比增加而中子的百分比减少；标量-同位旋矢量介子场能够引起重子Dirac质量的劈裂，∑超子具有最大的Dirac质量劈裂；对于不含有超子的中子星，考虑标量-同位旋矢量介子场时可以得到更大的中子星最大质量，而对于含有超子的中子星却得到较小的中子星质量，标量-同位旋矢量对中子星最大质量的影响是极其轻微的；标量-同位旋矢量介子场对中子星整体性质最大的影响是转动惯量，它可以很显著的增强中子星的转动惯量。 在论文的第二部分，我们利用BHF方法和BCS理论研究了非对称核物质中3PF2态核子超流性的同位旋相关性。我们在较大的密度范围内得到了3PF2态能隙方程的解，这意味着3PF2态核子超流性可以出现在中子星的内核中。我们发现，随着同位旋非对称度的增加，中子对关联能隙的峰值是增强的，且其峰值对应的密度是减小的。而对于质子3PF2态对关联能隙，其同位旋相关性与中子对的正好相反。随着同位旋非对称度的增加，质子对关联能隙的峰值是变小的，且其峰值对应的密度是增加的。我们还发现同位旋相关的AV18两体势相对于同位旋无关的AV14两体势，对核子3PF2态对能隙有明显的抑制效果，且对于AV18两体势，无法形成质子对。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1中子星的形成和演化

1.2中子星的结构

1.3 Tolman-Oppenheimer-Volkoff方程

1.4物态方程和核多体方法

1.4.1 Skvrme-Hartree-Fock方法

1.4.2 Brueckner-Hartree-Fock方法

1.4.3多体变分法

1.4.4 Dirac-Brueckner-Hartree-Fock方法

1.4.5相对论平均场方法

第二章相对论平均场理论

2.1 RMFT的发展状况

2.1.1 Walecka模型

2.1.2微分耦合模型

2.1.3标量场与核子场的二次耦合模型

2.1.4密度相关平均场模型

2.1.5含标量胶子场的相对论平均场理论

2.1.6夸克介子耦合模型

2.2非线性Walecka模型下的状态方程

2.3考虑奇异介子及重子八重态的非线性Walecka模型

第三章相对论平均场理论下中子星的性质

3.1重子八重态和β平衡

3.2耦合常数

3.2.1模型参数

3.2.2超子耦合常数

3.3耦合常数对中子星性质的影响

3.3.1中子星的组份

3.3.2奇异分数

3.3.3核子的Dirac质量及介子场强度

3.3.4中子星的状态方程及最大质量

3.4超子-超子相互作用对中子星性质的影响

3.4.1超子-超子相互作用

3.4.2超子相互作用对状态方程和奇异分数的影响

3.4.3超子-超子相互作用对中子星整体性质的影响

3.4.4奇异相变及超子星

3.5 δ介子对中子星性质的影响

3.5.1考虑δ介子场的拉氏密度及中子星状态方程

3.5.2耦合常数的确定

3.5.3核物质对称能及npeμ中子星物质的组份

3.5.4结合能及奇异分数

3.5.5 δ介子场对中子星内各粒子组份的影响

3.5.6各介子场强度和重子的有效质量

3.5.7 δ介子场对中子星整体性质的影响

3.5.8关于∑超子的讨论

第四章BHF方法和BCS理论

4.1非相对论BHF方法

4.2同位旋相关的BHF方法

4.3 BCS方法

第五章核子3PF2超流性的同位旋相关性

5.1同位旋非对称度对中子3PF2超流性的影响

5.2同位旋非对称度对质子3PF2超流性的影响

第六章结论和展望

参考文献

研究成果

致谢