中子星物质中的反K介子凝聚

发布时间：2020-05-22 21:33

【摘要】： 本文采用相对论平均场理论研究中子星物质中强子相—反K介子凝聚的相变,以及它们对中子星整体性质的影响。强子相考虑了不同的物质组分,传统的中子星物质(np)、含重子八重态的npH物质和进一步包含Δ共振态的npHΔ物质。结果表明,超子及Δ~-的出现把K~-介子凝聚推到更高的密度,而(K|—)~0凝聚几乎未受影响。K~-和(K|—)~0介子可以在np、npH和npHΔ物质中发生凝聚,并且改变中子星物质的组成和粒子分布,软化物态方程,减小中子星最大质量。(K|—)~0凝聚的突出作用是使核子、超子、Δ共振态和反K介子分别形成同位旋对称态。反K介子光学势越深,K的吸引势越强,反K凝聚的临界密度越低,中子星的最大质量也越小。Δ共振态可以出现在含反K凝聚的中子星中,在npHΔK~-(K|—)~0物质中,我们通过超子结合能的实验数据和中子星的观测质量对超子耦合常数和反K光学势的取值加以限定,给出了反K凝聚存在的条件下,适用于中子星物质的超子耦合常数及反K光学势的取值范围。计算结果表明,反K凝聚有利于Δ共振态的出现,而Δ共振态又反过来促进K~-介子的增加。Δ共振态又使高密度的物态方程得以进一步软化,进而减小中子星最大质量。研究表明,对于质量较大的中子星其核心很可能包含丰富的物质形态,如核子、各种超子、Δ共振态和反K介子等。本文还研究反K介子凝聚对中子星冷却的影响,采用弱相互作用与相对论平均场模型相结合的方法,把通常的直接URCA(dURCA)过程和反K凝聚对应的URCA(kURCA和k0URCA)过程同时考虑在内。结果表明反K凝聚属加速冷却机制,kURCA和k0URCA过程的中微子能量散失率( I_(URCA))的量级为10~(25)erg·s~(-1)·cm~(-3),因此人们通常认为反K介子凝聚加速了中子星冷却。然而通过弱相互作用下同时考虑dURCA,kURCA和k0URCA过程给出的结果发现这三种冷却过程是相互影响的。虽然dURCA过程在中子星冷却方面占主导,由于反K介子凝聚的存在改变了发生dURCA过程发生的范围,致使dURCA过程的能量散失率下降。即使kURCA和k0URCA过程使中微子能量散失率有所提升,并且k0URCA的发生促进kURCA过程能量散失率的增加,但总的能量散失率仍然是下降的。因此,从中子星的冷却曲线来看,与无K凝聚的np物质相比,反K介子凝聚并没有加速中子星冷却。另外,总的中微子发光度随中子星质量上升到一定值后便开始下降,这说明中微子发光度相同的情况下,质量较大的中子星很可能由于热力学方面的因素而不稳定。
【图文】：

重子数,有效能量,密度,强子

32图 1-1 GL1 参数下，反 K 介子有效能量随重子数密度的变化关系。横坐标为总重子数密度与饱和核密度的比值。实线对应 K介子的有效能量，点线对应0Kw 。电子化学势用点划线表示。下面选反 K 介子光学势为-120MeV 时的结果做详细讨论。图 1-2 列出纯强子相（简称 np 物质）、强子相— K 凝聚相（np K 物质）和强子相—0K, K 凝聚相（np0KK 物质）时的三个场量值随密度变化的关系。可以看出与纯强子相相比， K 、0K 凝聚使ω 场量大幅度下降，其中 K 凝聚发挥的作用较大。在 np K 物质和 np0KK 物质中σ 场量随密度增大，，这使反 K 介子有效

场量,介子场,介子,点线

吉林大学博士学位论文质量减小的幅度变大。对于ρ 场， K 和0K 凝聚使其向零靠近，而0K 凝聚在这方面发挥的作用较大，在较高密度处，ρ 场场量几乎为零。由于反 K 介子凝聚的存在，中子星物质由非对称态向同位旋对称态转化。从图 1-2 我们发现三个场量变化最大的是ω 场，也就是说反 K 介子发生凝聚，ω 场起的主导作用，这也是 K 介子不能发生凝聚（(1-36)式）的原因。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P145.6

【参考文献】