强磁场下的中子星物质性质的研究
本文选题：中子星 + 强磁场 ； 参考：《吉林大学》2011年硕士论文
【摘要】：本文在相对论平均场理论的框架下研究了强磁场下的中子星物质的性质。我们主要研究了强磁场对中子星的状态方程,中子星的星体结构和中子星的粒子数分布所产生的影响,最后还研究了强磁场对中子星中的直接URCA过程所产生的影响。为了进行比较,我们在两种不同形式的磁场下进行了研究,分别是随密度变化的磁场和均匀磁场。计算结果表明,如果中子星内部的磁场与目前观测到的中子星的表面磁场(1012G)是一个量级的话,那么磁场对中子星的状态方程、中子星的结构和中子星内的粒子数分布的影响可以忽略不计。如果标量维里定理所预测的中子星内部的磁场(1018G)是正确的话,那么磁场对中子星性质的影响就会变得非常重要。此外,在研究磁场对状态方程和粒子数分布的影响时,我们还讨论了有无反常磁矩的差别。 首先,我们研究了强磁场对中子星状态方程的影响,并研究了考虑反常磁矩后伏态方程发生的变化。计算结果表明,在不考虑反常磁矩的情况下,中子星的状态方程会随着磁场的增强而逐渐变硬。对于随密度变化的磁场,这种现象在密度较高的区域比较明显。对于均匀磁场,这种现象在密度较小的区域比较明显。考虑反常磁矩后,我们发现中子星的状态方程几乎没有变化,即反常磁矩的引入对状态方程几乎没有影响。 其次我们研究了强磁场对星体结构的影响。由于反常磁矩对状态方程几乎没有影响,我们没有讨论有反常磁矩的情况。计算结果表明,随着磁场的增强,随密度变化的磁场会使中子星会变得没有原来致密,而均匀磁场会使中子星会变得更致密。 接下来我们研究了强磁场对中子星内粒子的粒子数分布的影响。在与磁场为零的情况进行对比之后我们发现随密度变化的磁场对中子星内粒子的粒子数分布没有特别大的影响,而均匀磁场对粒子数分布的影响比较明显。随着磁场的增强,均匀磁场下的中子星中的质子的粒子数密度的增长速度逐渐增加。当磁场特别强时,整个星体物质会变成富质子化的物质。而反常磁矩的引入对这一过程起起抑制作用,从而使整个星体物质会变成富中子化的物质。 最后我们研究了强磁场对与中子星冷却密切相关的直接URCA过程的影响。计算结果表明强磁场下的直接URCA过程在中子星的任何密度下都能发生,这与没有磁场时的情况不同,此外磁场的增强会使发射率有明显增加。
[Abstract]:In this paper, the properties of neutron star matter in a strong magnetic field are studied in the framework of the relativistic mean field theory. We mainly study the influence of strong magnetic field on the equation of state of neutron star, the star structure of neutron star and the particle number distribution of neutron star. Finally, we study the influence of strong magnetic field on the direct URCA process in neutron star. In order to compare, we have studied the magnetic field with density and uniform magnetic field under two different forms of magnetic field. The results show that if the magnetic field inside the neutron star is of the same order of magnitude as the current observed surface magnetic field of the neutron star, then the equation of state of the magnetic field for the neutron star is obtained. The influence of the structure of neutron star and the distribution of particle number in neutron star is negligible. The influence of magnetic field on the properties of neutron star will become very important if the prediction of the magnetic field in neutron star (1018G) as predicted by scalar virial theorem is correct. In addition, when we study the effect of magnetic field on the equation of state and particle number distribution, we also discuss the difference of anomalous magnetic moment. Firstly, we study the influence of strong magnetic field on the equation of state of neutron star, and study the change of the equation of state in the presence of anomalous magnetic moment. The calculated results show that the equation of state of the neutron star will gradually harden with the enhancement of the magnetic field without considering the anomalous magnetic moment. For the magnetic field varying with the density, this phenomenon is more obvious in the higher density region. For the uniform magnetic field, this phenomenon is more obvious in the region with lower density. After considering the anomalous magnetic moment, we find that the equation of state of the neutron star has almost no change, that is, the introduction of the anomalous magnetic moment has little effect on the equation of state. Secondly, we study the influence of strong magnetic field on star structure. Since the anomalous magnetic moment has little effect on the equation of state, we do not discuss the case of anomalous magnetic moment. The results show that with the increase of magnetic field, the density of the neutron star will become denser, and the uniform magnetic field will make the neutron star denser. Then we study the effect of strong magnetic field on particle number distribution in neutron star. Compared with the case of zero magnetic field, we find that the density of magnetic field has no significant effect on the particle number distribution in neutron star, but the uniform magnetic field has obvious effect on the particle number distribution. With the increase of magnetic field, the population density of the protons in the neutron star increases gradually under the uniform magnetic field. When the magnetic field is particularly strong, the entire astral matter becomes proton-rich material. The introduction of anomalous magnetic moments inhibits this process and makes the whole astral matter turn into neutron-rich matter. Finally, we study the influence of strong magnetic field on the direct URCA process which is closely related to neutron star cooling. The calculated results show that the direct URCA process can occur at any density of the neutron star in a strong magnetic field, which is different from that in the absence of magnetic field, and the emissivity is obviously increased with the enhancement of the magnetic field.
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P145.6
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，本文编号：1909747
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