超子同位旋相互作用对中子星性质的影响

作者从相对论平均场理论出发，考虑到核子、超子和介子的自由度，研究了不同∑超子同位旋相互作用对中子星性质的影响．经计算发现，大的三超子与ρ介子耦合常数对中子星中∑^-超子的出现有抑制作用，当该耦合常数超过1．4时，不会有∑^-出现，同时其它超子(比如∧，虽Е^-等)则在更小的密度下生成．该同位旋耦合常数亦对中子星物质的状态方程有影响，耦合常数越大，状态方程越硬，得到的中子星的最大质量越大．由计算结果得中子星的最大质量为1．3～1．4M⊙(M⊙为太阳质量)，与观测结果基本相符。     

RMF中有效相互作用对有限温度中子星性质的影响

从相对论平均场（Relativistic Mean Field,RMF）理论出发,考虑核子、超子和介子的相互作用,研究了一定温度（T=20 MeV）下,各种不同相互作用参数组（DDME1、TW99、NL2、TM1、TM2、GL85和GL97）对中子星物质的粒子组成、状态方程和质量等的影响.发现在不同参数组下,相对论平均场对中子星性质和整体结构的描述有所不同.其中DDME1和TW99计算的结果基本相同,它们给出较强的介子场势、较小的超子转变密度、较硬的物态方程和较大的质量极限;而GL97、 TM1和GL85     

超子排斥势和弱吸引势对中子星性质的影响

从相对论平均场理论出发,研究了不同超子势下,超子耦合常数对中子星性质的影响．对4种不同的超子势进行了计算,计算发现,∑强排斥势和Ξ的弱吸引势都将抑制超子的产生．作者通过对不同超子势的计算得到以下结果：∑排斥势越强,状态方程越硬,其所得中子星的最大质量越大．计算得到中子星的质量为1．32～1．45M⊙（M⊙为太阳质量）,与实际观测基本符合．     

奇异原子中的相互作用及其能级

为进一步研究K介子原子和∑超子原子两类奇异原子中的相互作用和能量问题，具体数值求解了Klein-Gordon方程和Dirac方程，得到K介子原子和∑超子原子的相应能级，结果与实验数据吻合得相当好，其相对误差最大的仅为-0．058％和0．035％，光学模型势应用于奇异原子能级计算能够提高理论结果的准确性。这表明光学势正确地反映了介子或超子与核子之间的强相互作用，并且表明核子间的强相互作用力为吸引力。     

超子对中子星的影响

通过相对论平均场模型以及弱相互作用理论研究∑超子对中子星的影响。结果表明,∑超子对三种介子场均有影响,进而改变了中子星内部的粒子分布、质量——半径关系等。∑超子在冷却方面的效应更加明显,一方面,它们改变电子和肚子的直接Urca过程的发生范围,另一方面也使得中微子发射率大幅降低,因此∑超子可能并不利于中子星冷却。     

温度对前中子星物质的影响

在相对论平均场框架内研究温度对包含δ介子的热前中子星物质的影响.温度对前中子星物质的影响趋势与是否包含δ介子无关.温度升高：（1）超子出现的临界密度降低;（2）低密度处超子丰度增加;（3）高密度区域内中微子丰度增加;（4）状态方程在低密度区域变硬而在高密度区域变软.同时,温度升高,前中子星的最大质量及其对应的半径都会增加.如果前中子星物质内包含了夸克相,温度升高,强子夸克相变开始和结束的临界密度都会提前.     

超子耦合常数对中子星性质的影响

采用相对论平均场理论(RMFT)下的GL85参数组,在考虑超子(Λ,Σ+,Σ0,Σ-,Ξ0,Ξ-)自由度下,研究超子耦合常数的选取对中子星内粒子数密度分布、状态方程及质量-半径关系的影响.结果表明:随着超子耦合常数的增大,超子Σ-的出现密度增大,其他超子(Λ,Σ+,Σ0,Ξ0,Ξ-)的出现密度变小,状态方程变硬,中子星的引力质量变大而半径变小;当超子耦合常数从0.4增大到1.0时,中子星质量从1.36M⊙(M⊙=1.99×1030kg为太阳质量)增大到1.97M⊙,相应的半径由12.1km减小到11.3km.并得到与中子星质量下限(1.4M⊙)对应的超子耦合常数值.     

大质量中子星可包含超子

在相对论平均场理论(RMFT)框架下考虑超子自由度, 用7个参数组计算中子星的质量, 并分析超子耦合常数对中子星最大质量的影响. 结果表明: 对应状态方程（EOS）较硬的3个参数组（NLSH,NL3,NL2）, 中子星的最大质量可达已观测到中子星PSR J0348+0432和PSR J1614-2230及双中子星合并GW170817中给出的质量, 即大质量中子星结构中可包含超子相； 随着超子耦合常数χ的增大, 状态方程变硬, 中子星最大质量增大； 当NLSH参数组的χ≥0.6时, 中子星最大质量均大于2M⊙（M⊙为太阳质量）. 因此, 合理选择状态方程较硬的参数组与较强超子耦合常数可获得大质量中子星.     

中子星中的超子相

本文一方面采用相对论平均场理论来研究超子Λ、∑和≡对中子星的粒子分布、质量半径关系等方面性质的影响。另一方面,又从弱相互作用理论出发,讨论超子如何改变直接Urca过程的发生范围和中微子发射率,进而研究超子对中子星冷却性质的影响。结果表明,超子对中子星的影响是复杂的、多方面的、且不可忽略的。     

相对论平均场理论下包含强超子-超子相互作用的热中子星

在相对论平均场的框架内研究有限温度下包含强超子-超子（YY）相互作用的中子星性质．结果表明，无论是否包含强YY相互作用，中子星物质的性质随温度变化的趋势都是一样的．随着温度升高，超子出现的临界密度会降低，超子丰度也会增加．在低密度和高密度区域，状态方程随着温度的增加而变硬；但在中间密度区域，状态方程随着温度的增加而变软．较高温度的中子星物质将会拥有较大的最大质量．     

Direct Urca processes involving hyperons in neutron star matter

The presence of the isovector scalar interaction in neutron star matter is considered by exchangingδmeson;we study the effects ofδmesons on the direct Urca processes involving hyperons.The calculation is based on the framework of the relativistic mean field theory.By our analysis,the hyperon direct Urca processes under beta equilibrium are open at lower densities due toδmesons,which create a larger energy gap between two baryons in the reactions.Theδmeson leads to an obvious enhancement of the neutrino emissivity for the hyperon direct Urca processes.In particular,the relativistic neutrino emissivity is found to be substantially larger than predicted in the nonrelativistic approach whetherδmesons appear in an neutron star or not.In our results,δmesons not only change the baryons properties,but also result in more rapid cooling rate of neutron stars by hyperon direct Urca processes.     

超子耦合参数对前身中子星引力红移的影响

利用相对论平均场理论,考虑重子八重态{n,p,Λ,Σ-,Σ0,+,Ξ-,Ξ0}, 研究了超子耦合参数对前身中子星引力红移的影响. 研究发现：作为中心能量密度函数的引力红移随中心能量密度的增大而增大,并且它对超子耦合参数较敏感.对于不考虑超子的情形,引力红移最大.同时作为质量函数的引力红移对超子耦合参数也较敏感;我们的计算结果间接地被证明与天文观测相符. 研究还发现,作为M/R函数的引力红移对超子耦合参数不敏感.     

奇异原子能级与光学模型势

为进一步研究K^-介子原子和∑^-超子原子2类奇异原子中的相互作用和能量问题,基于二阶线性偏微分方程的差分数值解法求解了Klein-Gordon方程和Dirac方程,得到K介子原子和∑-超子原子的相应能级．其结果与实验数据的最大误差分别仅为-0．051％和0．035％,这表明光学模型势应用于奇异原予能级计算能够提高理论结果的准确性．此结果连同π^-原子、P原子的情况支持了Batty光学模型势在奇异原子中应用的正确性,进而表明核子间的强相互作用力为排斥力．     

π介子凝聚对中子星物质的影响

在相对论平均场理论框架下研究了π^-介子凝聚对包括Δ共振态的中子星物质状态方程及其粒子分布的影响. 研究表明, π^-介子凝聚的存在对中子星物质的粒子分布有明显影响, 使Δ^-粒子出现推迟, Δ⁺粒子出现提前. π^-介子凝聚的出现还使中子星物质的状态方程变软. 尽管这种改变很小, 但这种变软的趋势仍具有重要的意义.     

ρ介子的密度依赖性对有限核性质的影响

利用等效的Dirac Brueckner Hartree-Fock方法,即用密度相关的核子-介子耦合常数在相对论平均场近似下,考虑了ρ介子的密度依赖行为,研究了有限核的性质。重新构建一组σ和ω介子密度依赖的耦合常数,并在此基础上给出ρ介子密度依赖的耦合常数,计算出双幻核16O,40Ca,48Ca,208Pb,所得到的每粒子平均结合能及电荷均方根半径更好的符合实验值。采用这套耦合常数,系统地计算了O,Ca,Pb,Zr核的基态性质,进行了详细的分析,并着重讨论了ρ介子的密度依赖性对Ca和Pb同位素链核性质的影响。考虑ρ介子的密度依赖性计算的有限核性质比没考虑的结果要好,尤其是对不对称核更明显。这套耦合常数不仅能很好的描述稳定核的性质,而且有利于对远离β稳定线核性质的研究。