超子星內(nèi)的直接Urca過程.ppt

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1、超子星內(nèi)的直接Urca過程許妍吉林大學(xué)理論物理中心超子星內(nèi)的直接URCA過程一：引言二：理論模型三：數(shù)值結(jié)果四：結(jié)論一·引言中子星的預(yù)言和觀測(cè)中子星的結(jié)構(gòu)中子星的熱演化過程中子星冷卻目前研究的狀況直接Urca過程我們主要討論的問題1932年，Chadwick發(fā)現(xiàn)了中子，隨后，Landau預(yù)言了由中子構(gòu)成的星體---中子星。1934年，Baade和Zwicky指出中子星可能產(chǎn)生于超新星爆發(fā)。1939年，Oppenheimer和Volkoff第一次對(duì)中子星的性質(zhì)進(jìn)行了理論計(jì)算。1967年，Hewish和Bell利用射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了第一顆射電脈沖星。1968年，Gold證實(shí)射電

2、脈沖星就是旋轉(zhuǎn)的中子星。1968年底，Crab脈沖星和Velta脈沖星相繼被發(fā)現(xiàn)，至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約1500顆射電脈沖星。1973年，Holse和Taylor發(fā)現(xiàn)了第一顆脈沖雙星PSR1913+16。中子星的預(yù)言和觀測(cè)中子星的結(jié)構(gòu)中子星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)1固體殼層：厚度：約1km組成：主要是原子核和自由電子2液態(tài)均勻核物質(zhì)：組成：3固體核心區(qū)：組成：Hyperon?Quark?Condensitionofk,一·引言中子星的熱演化過程中子星是恒星引力塌縮的產(chǎn)物。新生中子星內(nèi)部溫度高達(dá),然后由于發(fā)射中微子而迅速冷卻到K，星體達(dá)到熱平衡狀態(tài)。中子星冷卻可以分為兩個(gè)階段,的中微子冷卻階段和

3、時(shí)的光子冷卻階段。我們主要討論第一階段。在中子星的核心會(huì)發(fā)生所有可能的中微子發(fā)射過程。這些過程可以分為兩類:(1)快中微子發(fā)射過程：主要是核子和超子的直接Urca過程。(2)慢中微子發(fā)射過程：修改Urca過程，重子軔致輻射過程等。一·引言中子星冷卻目前研究的狀況中子星冷卻過程的研究是當(dāng)前核天體物理領(lǐng)域的前沿課題。到目前為止，人們已經(jīng)做了大量的工作。影響中子星冷卻的因素主要有以下六個(gè)方面：(1)內(nèi)部的中微子發(fā)射率(2)中子星物質(zhì)的熱容(3)以上兩個(gè)方面依賴于中子星內(nèi)部的組成(4)核子超流對(duì)中微子發(fā)射的影響(A&A,2001,373,L17)(5)超子超流對(duì)中微子發(fā)射的影響(

4、NPA,2003,721,1003)(6)磁場(chǎng)對(duì)中微子發(fā)射的影響(PhysicsReports,2001,354,1)一·引言直接Urca（D-Urca）過程在中子星的核心，核子的直接Urca(ND-Urca)過程導(dǎo)致了最大的中微子發(fā)射率，其次是超子的直接Urca(YD-Urca)過程。當(dāng)核子超流而超子正常時(shí)，YD-Urca過程將成為中微子冷卻階段的主要機(jī)制。因此，研究上面六個(gè)因素對(duì)D-Urca過程的影響是很重要的。中微子發(fā)射率的計(jì)算有兩種方法：(1)非相對(duì)論的中微子發(fā)射率，由Lattmer等提出(PRL,1991,66,2701)(2)相對(duì)路論的中微子發(fā)射率，由L.B.

5、Leinson提出(NPA,2002,707,543)一·引言我們主要討論的問題（1）比較相對(duì)論和非相對(duì)論兩種發(fā)射率的區(qū)別（2）討論YD-Urca過程在中子星冷卻中的地位（3）給出介子對(duì)D-Urca過程的影響。一·引言對(duì)雙超核()的觀測(cè)和分析表明超子之間存在吸引作用。(PRL872001212502)超子超子相互作用的強(qiáng)度會(huì)明顯的影響致密物質(zhì)尤其是中子星的整體性質(zhì)。一·引言另外，不同模型下的結(jié)果均表明在致密星體內(nèi)部超子的豐度會(huì)超過核子的豐度。也就是說，在中子星內(nèi)的核心區(qū)域超子會(huì)成為主要的粒子種類。所以有必要引入額外的介子來擬合得到超子-超子相互作用。目前為止，人們已經(jīng)在R

6、MFT中引入了超子超子相互作用并且做了大量的工作。本文主要討論這兩種介子的引入對(duì)中微子發(fā)射率的影響。二.理論模型中微子發(fā)射率相對(duì)論平均場(chǎng)理論（RMFT）兩種中微子發(fā)射率的表達(dá)中微子發(fā)射率可以由FermiGolden規(guī)則獲得，具體表達(dá)式如下所示：(1)非相對(duì)論(2)相對(duì)論二.理論模型相對(duì)論平均場(chǎng)理論RMFT為相對(duì)論核多體的研究提供了基本的理論框架。這一理論的基本思想是把核子當(dāng)做滿足狄拉克方程的相對(duì)論粒子，而等效的二體力則被相應(yīng)的等效介子場(chǎng)代替。（等效介子場(chǎng)指在體系的拉氏量中出現(xiàn)的各種介子質(zhì)量和各種耦合常數(shù)均當(dāng)做自由參數(shù)處理，待用實(shí)驗(yàn)值或某些成熟的理論結(jié)果確定了這些參數(shù)后，它

7、們就成了不變的值。）二.理論模型在標(biāo)準(zhǔn)的RMFT內(nèi),包含輕子的核物質(zhì)的拉氏量有如下的形式：介子相關(guān)的拉氏量如下:二.理論模型得到場(chǎng)方程如下:其中：二.理論模型能量密度和壓強(qiáng)二.理論模型TOV方程其中M表示星體質(zhì)量，r表示星體半徑，G表示引力常數(shù)。三.數(shù)值結(jié)果分以下三種情況給出D-Urca過程的發(fā)射率（一）中子星內(nèi)部組成：n,p,e（二）中子星內(nèi)部組成：n,p,e+hyperon（包含YD-Urca過程，不包含介子）（三）中子星內(nèi)部組成：n,p,e+hyperon（包含YD-Urca過程，包含介子(5MeV)）（四）中子星內(nèi)部組