密度相关和非线性相对论平均场理论对中子星的描述

1、密度相关和非线性相对论平均场理论对中子星的描述李 俊，班淑芳，孟 杰2003-10-211主要内容 引 言 理论模型 计算结果和讨论 总 结2一、引言1、模型： 用包含标量介子和矢量介子线性耦合的相对论协变的拉 氏量密度用以描述核多体问题，并引入平均场近似。2、介子非线性自相互作用的引入： 引入介子非线性自相互作用：NL1, NL2, NL3, NLSH 引入, 介子非线性自相互作用：TM1, TM23、核子介子耦合参数的密度相关性： DD-ME1, TW-993 中子星的可能结构1、固体壳层： 密度约为：105 g/cm3 厚度约为：1km 组成：主要由原子核和 自由电子2、液态均匀核物质

2、密度约为：1014 g/cm3 组成：n, p, e, 3、固体核心区 Hyperons ? Condensation of K, ? Quarks ? 4 中子星模型1、传统中子星 n, p, e, 2、超子星 n, p, e, , , , , 3、夸克混合星 n, p, e, , u, d, s4、奇异星5、中子星+介子凝聚 n, p, e, , k- (-) 5二、理论框架其中：求和B表示对中子和质子求和； U()和U()分别为和介子自相互作用。 相对论平均场的拉氏量6 密度相关有效相互作用密度相关的有效相互作用是用密度相关的核子-介子的耦合参数来代替 和介子的自相互作用项 ：S.Typ

3、el and H.H.Wolter, Nucl. Phys. A 656 (1999) 331公式中：1：x=/0 ，0表示核物质的饱和密度。 2：参数 ai ,bi ,ci ,和di 共八个参数只有三个是独立的。7 核子与介子场运动方程说明：1：m*=m-g表示核子的有效质量。 2：对于密度相关的相互作用，非线性自耦合势为零。 3：由耦合常数的密度相关性引起的重排项为：8 中子星物质的化学平衡条件和电中性条件 除了中子和质子外，电中性的中子星物质还包含带负电荷的轻子(电子和子)， 轻子满足自由粒子的Dirac方程。轻子化学势：核子化学势：化学平衡条件：粒子数守恒和电中性条件：9 能量密度和压

4、强(物态方程)10 三、计算结果和讨论(1)GL-97给出的势最弱；(2)NL1,NL3,NLSH给出的 势最强；(3)DD-ME1,TW-99，TM1给出的势介于中间.高密度时，标量势趋于饱和低密度时，为弱束缚势；高密度时，为强排斥势。中子星物质的介子场势11中子星物质各粒子密度随总重子密度的变化密度相关的有效相互作用计算的中子比例最大各有效相互作用给出的子阈值不同。TM1给出的最小，GL-97给出的最大。12 中子星物质的物态方程与NL1、NL3和NLSH相比，密度相关的有效相互作用给出的物态方程明显偏软。13中子星的质量和半径 球形静态星的Oppenheimer-Volkoff (OV)

5、方程：r距星体中心的距离；p(r)距中心为r处的压强；(r)能量密度；M(r)半径为r的球体内的物质的质量。 由物态方程p=p(),给定星的中心密度， 由OV方程就可进行数 值求解。14 中子星质量随中心密度的变化 随着中心密度(或能量密度)的变化，中子星的质量存在一个最大值； 不同的相互作用给出的最大质量不同。15 中子星质量和半径的关系16 各种有效相互作用计算的中子星的质量和半径17四、总 结1）在低密度区，核子处于弱束缚状态； 在高密度区，核子间存在较强的排斥势。2）密度相关的有效相互作用给出最大的中子比例； 各种有效相互作用给出的子产生阈值不同： TM1给出的最小，GL-97给出的最大。3）与NL1,NL3,NLSH等参数的结果相比，密度相关 有效相互作用(DD-ME1,TW-99)以及考虑介子 自相互作用(TM1)给出更软的物态方程。4）与NL1,NL3,NLSH等参数的结果相比，密度相关 有效相互作用以及考虑介子自相互作用给出更 小的中子星的最大质量。 NL1,NL3,NLSH：2.95Msun DD-ME1,TW-99： 2.56Msun