σ^＊和Ф介子对有限温度中子星物质的影响

考虑到矿，中介子的贡献及重子八重态{n，p，∧，∑^-，∑^0，∑^＋，≡^-，≡^0}，采用相对论平均场方法，在5—25MeV的有限温度范围内，对中子星物质的性质进行了研究．发现当考虑到σ^＊，Ф介子的贡献后，超子出现的临界密度降低了（但对∧超子，影响并不显著），超子的粒子数密度增加了，在能量密度较高时物态方程变软，中子星的最大质量变小而相应的半径增大，中子星的中心粒子数密度、中心能量密度和中心压强都降低了．当温度为较低的T=5MeV，10MeV时，σ^＊，Ф介子的参与使出现∑^0，≡^0，∑^＋超子的临界密度极大地降低了；但当温度为较高的T=15MeV，20MeV，25MeV时，影响则较小．对于∧，∑^-，≡^-超子来说，在上述所有温度下，矿，中介子对超子出现的临界密度的影响都不明显．     

f0(975)和φ(1020)介子对中子星物质的影响

利用相对论平均场理论,考虑了σ*,φ介子及重子八重态{N,P,A,∑-,∑0,∑ ,(I)-,(I)0},研究了中子星的性质.发现当考虑了σ*,φ介子的贡献时,超子出现的临界重子数密度降低了,超子数目增加了,超子星的转变密度ρ0H降低了,物态方程变软,最大质量变小而相应的中子星半径增大,中子星的中心重子数密度、中心能量密度和中心压强均降低.     

f0（975）和Ф（1020）介子对中子星物质的影响

利用相对论平均场理论，考虑了σ＊，Ф介子及重子八重态{N，P，A，∑^-，∑0,∑＋，Ξ^-，Ξ^0}，研究了中子星的性质．发现当考虑了σ＊，Ф介子的贡献时，超子出现的临界重子数密度降低了，超子数目增加了，超子星的转变密度poH降低了，物态方程变软，最大质量变小而相应的中子星半径增大，中子星的中心重子数密度、中心能量密度和中心压强均降低．     

超子耦合参数对热前中子星物质的影响

在相对论平均场理论框架内,利用Λ超子的结合能和中子星质量的观测数据得到超子标量介子耦合参数χσ的范围是0.33—0.77。在这个范围内, 研究了χσ取不同值时, 包含核子, Λ和Ξ超子的热前中子星（固定单个重子熵s=1）的性质。结果表明, 如果超子耦合参数变大, 前中子星核心温度变高, 中微子丰度变低, 前中子星的亚稳态质量范围变小。如果χσ超过了0.75, 前中子星不可能演变成黑洞。联系SN1987A讨论了这一结果的意义。In the framework of the relativistic mean field theory(RMFT), protoneutron stars with hyperons are studied. To be compatible with neutron star masses, the hyperon scalar coupling χσ should lie in the range of 0.33—0.77. As the hyperon scalar coupling increases, in protoneutron star matter, the core temperature increases whereas the abundance of neutrinos decreases. The metastable mass range of protoneutron stars narrows as the temperature increases. It is found that a protoneutron star cannot subside into a low mass black hole when χσ>0.75. Furthermore, the case of SN1987A is discussed.     

中子星物质中的K介子凝聚

用密度相关的相对论平均场理论计算了中子星物质中的K介子凝聚,结果表明中子星物质发生K介子凝聚的临界密度约为2.75ρ₀.中子星物质URCA过程发生的临界密度在考虑DB核物质中核子自能动量修正时为ρρ0≈3.16,在不考虑DB核物质中核子自能动量修正时为ρρ0≈2.25,并进一步计算了密度相关的相对论平均场理论两种参数形式对中子星物质状态方程的影响.     

均匀强磁场中中子星物质的物态方程

在Walecka模型的平均场近似下,研究了由质子、中子和电子组成的中子星物质在均匀强磁场中的性质,发现磁场增强,物态方程会在一定程度上变硬,中子所占比例显著增加,质子和电子所占比例会显著减少,磁场对物态方程的影响比它对粒子组分的影响小.本文还分别利用流体力学公式和热力学公式分别计算了中子星物质的压强,发现磁场越强,用这两种方式计算的压强越接近,当磁场为10¹⁴T时,它们完全重合.     

局域物态方程对中子星整体性质的影响

由于高密非对称核物质核核相互作用的复杂性,使得目前人们对高密非对称核物质的物态方程的认识还存在很大的不确定性。利用逐段修改物态方程的方法,探究了不同密度段物态方程对中子星整体性质的影响,尤其是对典型中子星（1.4 M_⊙）半径及最大质量的影响。研究进一步证实了在2倍饱和核密度附近的物态方程对典型质量中子星的半径有显著影响。还进一步分析了中子星的质量半径关系曲线特征及其斜率（dM/dR）对物态方程的依赖性,发现dM/dR主要由饱和核密度以上的中子星物质的物态方程决定。探索不同密度段物态方程对中子星整体性质的影响以及探索dM/dR对物态方程的依赖性,主要是为将来利用中子星的天文观测来反向约束致密物质的物态方程提供理论参考。Because of the complicacy of the interaction between the nucleon-nucleon for high density matters, up to now the equation of state (EOS) of the unsymmetrical high-density nuclear matter is still uncertain. In order to investigate the imprint on the global properties by some special part of the EOS, we designedly modify part of the EOS and explore the corresponding effect on the stellar properties, especially on the radius of the typical neutron star (1.4 M_⊙) and the maximum stellar mass of the neutron star sequence for a given EOS. It is further proved by our calculation that the EOS around 2 times of the saturation nuclear density has an obvious imprint on the stellar radius of a typical neutron star. In addition, we also investigate the dependence of the mass-radius curve and its slope (dM/dR) on the EOS. It is found that the slope (dM/dR) is mainly determined by the EOS above the saturation nuclear density. In fact, the investigations above will provide some useful theoretical reference. This is expected to conversely constrain the EOS of dense matter by using the future astronomic observation data of neutron star.     

中子星物质中的K－,K0凝聚

采用相对论平均场理论研究K凝聚对中子星物质的影响. 研究发现即使在含重子八重态和Δ共振态(n,p,Λ,Σ⁺,Σ⁰,Σ^－,Ξ⁰,Ξ^－,Δ⁰,Δ^－)的中子星物质中,K^－, K⁰凝聚也可以发生, 并详细研究了超子与K凝聚相互影响的行为. K⁰凝聚压低K^－凝聚, 促进Δ共振态的出现, 在中子星的核心区域, 最终形成多种重子共存的、各重子数密度趋于均衡、且K⁰凝聚占最大比重的中子星物质. K凝聚使物态方程变软, 进而减小中子星的最大质量, 使之更接近于中子星正则质量.     

能通过大质量中子星转动惯量来限定超子参数吗?

在相对论平均场理论（RMFT）框架内,使用GL91参数组结合超核数据和大质量中子星的观测数据限定超子标量耦合参数X_σ=0.59~1.0,用慢转近似计算了大质量中子星和前中子星的转动惯量。当X_σ从0.59增加到1.0,中子星（前中子星）的最大转动惯量增幅达89%（60%）。在同样的变化范围内,用Crab的观测数据,计算得到中子星（前中子星）的最大能量损失（dE/dt）的增幅为44%（25%）,最大磁场增幅为48%（38%）。相比于前中子星,中子星的性质对超子参数更为敏感。当X_σ从0.59增加到1.0,PSR J0348+0432的转动惯量和dE/dt的增幅均为14%,而磁场减幅为10%。如果天文观测能够给出中子星转动惯量的上限,或者同时精确测量中子星的质量和转动惯量,能帮助人们进一步限定超子参数。In the framework of the relativistic mean field theory(RMFT) with GL91 cets, the momentum of inertia (I) of slowly rotating neutron stars is studied by perturbative approach. The scalar hyperon coupling should lie in the range of X_σ=0.59~1.0 to be compatible with massive neutron stars. As X_σ increases from 0.59 to 1.0, the maximum momentum of inertia(I_max) of neutron (protoneutron) stars increases by 89% (60%). According to the data of Crab, the maximum energy loss(dE/dt) of neutron (protoneutron) stars will increase by 44%(25%)and the maximum magnetic field (B) will increase by 48%(38%). I and dE/dt of PSR J0348+0432 both increase by 14%, while B decreases by 10% as X_σ increases from 0.59 to 1.0. So if the upper bound of I, or the accurate values of both the mass and I of neutron stars could be provided by the astronomical observations, the hyperon couplings should be further constrained in the future.     

208ΛPb的超子分布半径和中子星结构

从相对论平均场理论出发,考虑核子、超子和介子自由度,研究了208ΛPb的超子分布半径与中子星的性质以及它们之间的关系. 计算发现当超子的耦合常数比值由0.3增大到1时,对NLSH和NL3参数组,超核的超子分布半径分别由3.905和3.849fm增大到4.346和4.230fm,而中子星的最大质量分别由1.516和1.429M⊙增大到2.776和2.744M⊙,质量为1.4M⊙的中子星半径分别由13.13和12.79km增大到13.24和13.29km.即中子星的最大质量和半径随超子分布半径增大而增加. 这样只要从实验上确定208ΛPb的超子分布半径,就可以得到中子星结构的信息.     

中子星可观测量与不同密度段核物质状态方程的关联

中子星物质主要是由高密度非对称核物质组成.目前通过地面重离子碰撞等实验来认识高密度非对称核物质的物态还存在很大的不确定性.随着对中子星天文观测精度的提高以及可观测量的增多,基于对中子星的天文观测来反向约束高密度非对称核物质物态成为了可能.从理论上去探讨中子星的可观测量与不同密度段物态方程的关联程度,将有助于上述反向对中...     

A^208Pb的超子分布半径和中子星结构

从相对论平均场理论出发，考虑核子、超子和介子自由度，研究了A^208Pb的超子分布半径与中子星的性质以及它们之间的关系。计算发现当超子的耦合常数比值由0．3增大到1时，对NLSH和NL3参数组，超核的超子分布半径分别由3．905和3．849fm增大到4．346和4．230fm，而中子星的最大质量分别由1．516和1．429M增大到2．776和2．744M，质量为1．4M的中子星半径分别由13．13和12．79km增大到13．24和13．29km。即中子星的最大质量和半径随超子分布半径增大而增加。这样只要从实验上确定A^208Pb的超子分布半径，就可以得到中子星结构的信息。     

软物态方程支持大质量中子星机制概述

重离子碰撞实验分析及相关理论研究认为高密度非对称核物质可能具有较软的物态方程;在约2～3倍饱和核密度下超子等奇异物质的出现也可能会使物态方程变软。然而,软物态方程却无法支持大质量中子星。脉冲星PSR J1614-2230具有大质量(1.97±0.04)M⊙的观测发现使这一矛盾变得尤为突出。为了解决该矛盾,人们提出了各种可能的物理机制:包括考虑修正的引力理论、修改描述高密度物质物态的理论模型等。在概述和讨论这些能使软物态方程支持大质量中子星的可能物理机制的基础上,还计算和讨论了强电场、强磁场对中子星最大质量的影响,发现强电磁场可以有效地增大中子星的最大质量。     

σ介子的自相互作用对核物质物态方程的影响

在相对论σ–ω模型里,详细讨论了σ介子的自相互作用参数对正常核物质物态方程的影响,特别是对核物质的不可压缩系数、有效质量,以及σ介子与核子、ω介子与核子之间的耦合常数的影响,发现这些参数与核物质的性质之间有紧密的联系.同时,利用这些结果研究了相对论σ–ω–π模型下△共振态核物质的结合能和压强与温度之间的关系,并同我们以前的结果作了比较,得到了一些有意义的结果.在以上所有的分析中,考虑了核子、△粒子和σ介子的真空起伏.     

中子星物质中的K介子凝聚与三体核力效应

利用Brueckner-Hartree-Fock方法，计算了β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中子星物质中K介子凝聚的影响. 结果表明三体核力对β稳定中子星物质中出现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.     

低密度物态方程对中子星性质的影响

利用相对论平均场理论描述中子星的液体区域，Fermi气体模型或者FMT，BPS,和BBP模型描述中子星外壳，分别称为Fermi gas+RMF和RMF*，计算了中子星性质并且和相对论平均场理论给出的结果进行比较. 虽然低密度物态方程对中子星最大质量、中心密度、能量密度和压强的影响很小，但是它对中子星的质量半径关系改变很大. 对应中子星的最大质量，RMF和RMF*之间的半径差别为0.23-0.33km.     

质子中子星物质的热力学性质

在相对论σ-ω-ρ模型的平均场近似下, 研究了质子中子星物质在均熵状态下的组成、温度和物态方程. 如给定每一个重子的熵, 一些热力学量的值将随重子密度的增加而增加, 当考虑超子时, 这些值会减小. 给定重子密度, 中子在S=2时的组分比S=1时的小, 而质子、电子、μ子在S=2时的组分比S=1时的大, 特别是在低密度区域. S是每个重子的熵. 保持重子密度不变, 在低密度区域, 超子在S=2时的组分比S=1时的大, 在高密度区域则相反. 同样, 在同一重子密度处, S=2时的温度、能量密度及压强分别比S=1时的大. 另外, 有限熵对粒子组分和温度的影响比对质子中子星物质的物态方程的影响大. 还研究了反粒子的贡献, 他们确实很小.     

_Λ~(208)Pb的超子分布半径和中子星结构

从相对论平均场理论出发 ,考虑核子、超子和介子自由度 ,研究了2 0 8ΛPb的超子分布半径与中子星的性质以及它们之间的关系 .计算发现当超子的耦合常数比值由 0 .3增大到 1时 ,对NLSH和NL3参数组 ,超核的超子分布半径分别由3 .90 5和 3 .849fm增大到 4.3 4 6和 4.2 3 0fm ,而中子星的最大质量分别由 1 .51 6和1 .42 9M⊙ 增大到 2 .776和 2 .744M⊙ ,质量为 1 .4M⊙ 的中子星半径分别由 1 3 .1 3和 1 2 .79km增大到 1 3 .2 4和 1 3 .2 9km。即中子星的最大质量和半径随超子分布半径增大而增加 .这样只要从实验上确定2 0 8ΛPb的超子分布半径 ,就可以得到中子星结构的信息     

密度相关的相对论平均场理论对核物质和中子星的描述

基于密度相关有效相互作用的相对论平均场理论,研究了核物质和中子星的性质.对核物质的饱和性质,密度相关的相互作用DD-ME1和TW-99给出了与NL1,NL3,NLSH,TM1基本一致的结果;NL2和TM2主要用于计算轻核,与它们的结果差别较大.对于中子星,在低密度区域,各种相互作用给出的介子势场差别不大;在高密度区域,相应的介子势场的差别随密度增加而增大.密度相关的相互作用DD-ME1和TW-99,与NL1,NL3和NLSH的结果相比,其物态方程明显偏软.相应的中子星的最大质量也不同,不同有效相互作用给出的最大质量为2.0—3.0M⊙,从大到小的顺序依次是NLSH?,NL3,NL1,DD-ME1,TW-99,TM1和GL-97,对应的半径为10—14km.     

两种计算旋转中子星性质方法的比较(英文)

对两种基于广义相对论的计算旋转中子星性质的数值方法:Hartle法和Butterworth 和Ipser法(简记为BI法)进行了较详细的介绍、讨论和比较。对基于不同物态方程给出的旋转中子星的性质进行对比,结果表明两种方法给出的相关结果例如旋转中子星的质量、半径和形变等基本一致,特别是在观测值范围内的计算等均能较好地解释观测结果.