密度相關(guān)和非線性相對(duì)論平均場(chǎng)理論對(duì)中子星的描述

1、密度相關(guān)和非線性相對(duì)論平均場(chǎng)理論對(duì)中子星的描述李 俊，班淑芳，孟 杰2003-10-211主要內(nèi)容 引 言 理論模型 計(jì)算結(jié)果和討論 總 結(jié)2一、引言1、模型： 用包含標(biāo)量介子和矢量介子線性耦合的相對(duì)論協(xié)變的拉 氏量密度用以描述核多體問題，并引入平均場(chǎng)近似。2、介子非線性自相互作用的引入： 引入介子非線性自相互作用：NL1, NL2, NL3, NLSH 引入, 介子非線性自相互作用：TM1, TM23、核子介子耦合參數(shù)的密度相關(guān)性： DD-ME1, TW-993 中子星的可能結(jié)構(gòu)1、固體殼層： 密度約為：105 g/cm3 厚度約為：1km 組成：主要由原子核和 自由電子2、液態(tài)均勻核物質(zhì)

2、密度約為：1014 g/cm3 組成：n, p, e, 3、固體核心區(qū) Hyperons ? Condensation of K, ? Quarks ? 4 中子星模型1、傳統(tǒng)中子星 n, p, e, 2、超子星 n, p, e, , , , , 3、夸克混合星 n, p, e, , u, d, s4、奇異星5、中子星+介子凝聚 n, p, e, , k- (-) 5二、理論框架其中：求和B表示對(duì)中子和質(zhì)子求和； U()和U()分別為和介子自相互作用。 相對(duì)論平均場(chǎng)的拉氏量6 密度相關(guān)有效相互作用密度相關(guān)的有效相互作用是用密度相關(guān)的核子-介子的耦合參數(shù)來代替 和介子的自相互作用項(xiàng) ：S.Typ

3、el and H.H.Wolter, Nucl. Phys. A 656 (1999) 331公式中：1：x=/0 ，0表示核物質(zhì)的飽和密度。 2：參數(shù) ai ,bi ,ci ,和di 共八個(gè)參數(shù)只有三個(gè)是獨(dú)立的。7 核子與介子場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方程說明：1：m*=m-g表示核子的有效質(zhì)量。 2：對(duì)于密度相關(guān)的相互作用，非線性自耦合勢(shì)為零。 3：由耦合常數(shù)的密度相關(guān)性引起的重排項(xiàng)為：8 中子星物質(zhì)的化學(xué)平衡條件和電中性條件 除了中子和質(zhì)子外，電中性的中子星物質(zhì)還包含帶負(fù)電荷的輕子(電子和子)， 輕子滿足自由粒子的Dirac方程。輕子化學(xué)勢(shì)：核子化學(xué)勢(shì)：化學(xué)平衡條件：粒子數(shù)守恒和電中性條件：9 能量密度和壓

4、強(qiáng)(物態(tài)方程)10 三、計(jì)算結(jié)果和討論(1)GL-97給出的勢(shì)最弱；(2)NL1,NL3,NLSH給出的 勢(shì)最強(qiáng)；(3)DD-ME1,TW-99，TM1給出的勢(shì)介于中間.高密度時(shí)，標(biāo)量勢(shì)趨于飽和低密度時(shí)，為弱束縛勢(shì)；高密度時(shí)，為強(qiáng)排斥勢(shì)。中子星物質(zhì)的介子場(chǎng)勢(shì)11中子星物質(zhì)各粒子密度隨總重子密度的變化密度相關(guān)的有效相互作用計(jì)算的中子比例最大各有效相互作用給出的子閾值不同。TM1給出的最小，GL-97給出的最大。12 中子星物質(zhì)的物態(tài)方程與NL1、NL3和NLSH相比，密度相關(guān)的有效相互作用給出的物態(tài)方程明顯偏軟。13中子星的質(zhì)量和半徑 球形靜態(tài)星的Oppenheimer-Volkoff (OV)

5、方程：r距星體中心的距離；p(r)距中心為r處的壓強(qiáng)；(r)能量密度；M(r)半徑為r的球體內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量。 由物態(tài)方程p=p(),給定星的中心密度， 由OV方程就可進(jìn)行數(shù) 值求解。14 中子星質(zhì)量隨中心密度的變化 隨著中心密度(或能量密度)的變化，中子星的質(zhì)量存在一個(gè)最大值； 不同的相互作用給出的最大質(zhì)量不同。15 中子星質(zhì)量和半徑的關(guān)系16 各種有效相互作用計(jì)算的中子星的質(zhì)量和半徑17四、總 結(jié)1）在低密度區(qū)，核子處于弱束縛狀態(tài)； 在高密度區(qū)，核子間存在較強(qiáng)的排斥勢(shì)。2）密度相關(guān)的有效相互作用給出最大的中子比例； 各種有效相互作用給出的子產(chǎn)生閾值不同： TM1給出的最小，GL-97給出的最大。3）與NL1,NL3,NLSH等參數(shù)的結(jié)果相比，密度相關(guān) 有效相互作用(DD-ME1,TW-99)以及考慮介子 自相互作用(TM1)給出更軟的物態(tài)方程。4）與NL1,NL3,NLSH等參數(shù)的結(jié)果相比，密度相關(guān) 有效相互作用以及考慮介子自相互作用給出更 小的中子星的最大質(zhì)量。 NL1,NL3,NLSH：2.95Msun DD-ME1,TW-99： 2.56Msun