高密核物质相变与混合星性质研究

论文摘要

为了将不同的致密星区分开来,人们最容易想到的是物质状态方程的不同可能导致这些致密天体质量-半径关系的差异。在本论文中,我们在介绍了混合星的研究背景及可能涉及的天体物理问题的前提下,描述了正常核物质与奇异夸克物质的状态方程,并利用亚核密度下描述中子星壳层的Baym-Pethick-Sutherland模型、核密度下相对论平均场理论和计及介质效应的夸克有效质量袋模型讨论了中子星内部的高密相变,并给出了混合星的状态方程。我们发现混合相的出现软化了系统的状态方程,在相同质量下,混合星的半径介于中子星和奇异星之间。 Wang等曾研究发现相对于正常核物质,奇异夸克物质有大得多的体粘滞性,这启发人们希望通过研究致密物质动力学导致致密星旋转周期的差异来证认新的致密天体。特别是最近几年,由于发现旋转致密星存在重要的r-模不稳定性,奇异夸克物质和中子物质体粘滞性的巨大差异受到了更大的重视。我们这里研究了混合相物质的体粘滞系数,计算了两类非轻子过程（超子和夸克非轻子衰变）对混合相粘滞性的贡献。我们的结果表明混合相的出现,使得体粘滞系数提高,进而将会更强地抑制r-模不稳定性。相较于中子星和奇异星,混合星对应着更快的临界旋转频率,从而能更好的解释观测数据。我们的结果还揭示出高速旋转脉冲星可能预示星体内部奇异物质的存在而无法区分超子物质还是奇异夸克物质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT （英文摘要）
• 第一章 引言
• 1.1 混合星研究背景
• 1.2 本论文的主要工作
• 第二章 高密核物质相变及其状态方程
• 2.1 正常核物质状态方程
• 2.1.1 简单核物质理论
• 2.1.2 相对论平均场理论
• 2.2 奇异夸克物质状态方程
• 2.2.1 MIT袋模型
• 2.2.2 介质效应
• 2.3 混合相状态方程
• 2.3.1 强子物质
• 2.3.1.1 亚核密度
• 2.3.1.2 核密度
• 2.3.2 夸克物质
• 2.3.3 常压相变
• 2.3.4 禁闭-退禁闭相变
• 第三章 混合星结构
• 3.1 OV方程
• 3.2 中子星模型概述
• 3.3 混合星结构
• 3.3.1 混合星状态方程
• 3.3.2 混合星M-R关系
• 3.3.3 混合星与普通中子星和奇异星的比较
• 第四章 混合星体粘滞
• 4.1 致密星体粘滞计算理论
• 4.1.1 体粘滞计算方法一
• 4.1.2 体粘滞计算方法二
• 4.2 体粘滞产生过程概述
• 4.3 混合星体粘滞
• 4.3.1 驰豫时间
• 4.3.2 体粘滞系数
• 4.3.3 体粘滞系数的应用
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢及声明
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文