论文摘要
中子星是已知宇宙中最致密的天体,中心密度超过几倍原子核密度。因此,它们是无与伦比的天然实验室,使我们能够在任何地面实验室无法再现的极端条件下研究物质成分及其相互作用。中子星的整体性质（质量、半径、转动惯量、表面引力红移等）及其内部组成（组成粒子种类和可能的不同物质相）主要取决于强相互作用物质的状态方程,即物质压强、能量密度和温度之间的热力学关系。确定正确的状态方程用于描述中子星的性质是核物理和粒子物理学以及天体物理学的基本问题。由于中子星具有极高的中心密度,因此在中子星内部可能会出现各种“奇异”的成分,例如超子,超子的出现会软化状态方程。而脉冲星PSRJ1614-2230和PSR J0348+0432的观测表明中子星质量的上限大于2M。这种大质量中子星中奇异粒子的出现是一个重要且需要深入研究的问题,本文在相对论平均场理论框架下,研究大质量中子星物质中的奇异粒子,主要讨论其中的超子相。首先,在相对论平均场理论框架下,选取常用的GL85、GL97、GM1、TM1、DDMEI、NLSH和TM2七组不同的核子耦合参数组,对零温中子星物质中超子的出现及中子星中以中子为主转变为以超子为主的转变密度进行了分析研究。研究发现TM2参数组的Λ超子最多,参数组GM1、GL85和GL97的A超子较少;参数组DDMEI和NLSH的Ξ-超子和Ξ0超子的比例都较大,参数组GL97和TM1的Ξ-超子比例最小。结果表明,GL85、GM1和TM1三组参数总的超子比例相对较小,转变密度相对较高;而DDMEI、NLSH和TM2参数组总的超子比例相对较大,转变密度相对较低。另外,通过进一步研究发现,不同核子耦合参数组的介子场与化学势差别很大。例如参数组DDMEI和NLSH的σx介子场、ω介子场和中子化学势相对较大,GL85和GL97参数组的σ介子场、ω介子场和中子化学势相对较小;而参数组DDMEI和NLSH的ρ介子场和电子化学势相对较小,GL85和GL97参数组的ρ介子场和电子化学势相对较大。接着,在相对论平均场理论下,选择核子耦合参数GL85和合适的超子耦合参数,考虑奇异σ*和ψ介子贡献,且标量介子σ*的耦合参数分别按照SU（6）对称性和势阱深度选择,研究了冷中子星的性质。我们计算得到的中子星的最大质量都超过2M。在此基础上将这些参数外推,计算分析奇异介子σ*和φ对不同演化阶段的大质量原生中子星性质的影响。当σ*介子的耦合参数按照SU（6）对称性选择时,超子间的排斥力在原生中子星不同的三个演化阶段都大于吸引力;而当σ*介子的耦合参数按照势阱深度选择时,超子间的排斥力在三个演化阶段都小于吸引力。与不考虑σ*和φ介子的情况相比较,当σ*介子的耦合参数按照SU（6）对称性选择时,超子的比例更少,核子的比例更多,物质状态方程更硬、温度更高,中子星质量更大;而当σ*介子的耦合参数按照势阱深度选择时,结果相反,即超子的比例更多,核子的比例更少;状态方程更软;温度更低,星体质量更小。经过计算给出了不同的σ*介子耦合参数选择时,与中子星PSR J0348+0432质量所对应的原生中子星在各演化阶段的各种性质。最后,本文研究了核物质的饱和性质与中子星最大质量的联系。研究发现,束缚能B/A和对称能系数asym对中子星的最大质量的影响较小,饱和核物质的密度ρ0对中子星的最大质量影响较大,且目前对有效质量m*和压缩模量K的了解相对较少,因此本文单独研究了有效质量m*、饱和密度ρ0与压缩模量K对中子星质量的影响。结果表明,如果压缩模量K大于303MeV,有效质量m*小于0.6,饱和核物质密度ρ0小于0.14fm-3,就一定可以得到2倍太阳质量的中子星。从计算结果可以发现,当中子星中存在超子自由度时,即使在不打破SU（6）对称性的情况下,理论计算得到的中子星的最大质量仍然可以超过2M,也就是说在一定饱和核物质性质条件下,大质量中子星里可以有超子奇异项出现,因此超子疑惑得以解决。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 母雪玲
导师: 贾焕玉
关键词: 相对论平均场理论,大质量中子星,奇异粒子,原生中子星,饱和核物质
来源: 西南交通大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 天文学
单位: 西南交通大学
基金: 国家自然科学基金No.11847307
分类号: P145.6
DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002369
总页数: 116
文件大小: 5961K
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标签：相对论平均场理论论文; 大质量中子星论文; 奇异粒子论文; 原生中子星论文; 饱和核物质论文;