奇异星的介质和磁效应

论文摘要

从中子星的历史可以看出,理论要早于观测,反过来越来越精良的观测仪器和手段使得人们对中子星的理解越来越深入和全面。本文首先列举了中子星现有的一些观测现象和数据,如中子星的质量、周期和Glitch等等。 中子星的概念实际包含了传统的中子星,混合星以及奇异星等。1984年Witten从理论上预言奇异夸克物质可能是宇宙中最稳定的重子物质,假如这一预言是正确的话,超新星爆发的产物极有可能是奇异星。近年来,许多科学家从理论和观测上描述了这一近代科学上的惊人预言。 在本论文中,我们描述了奇异夸克物质的动力学。集中讨论了现有的包含介质效应的模型:密度依赖模型,化学势依赖模型以及温度依赖模型。因为准粒子的质量不再是个常数,传统的热力学关系不再成立。所以我们从普遍的意义上讨论了几种模型的自洽热力学。奇异夸克物质的体粘滞是耗散能量的有效机制,它是决定r-模窗口的关键参数之一。我们改进了计算体粘滞系数的方法使之更为自然并应用于密度依赖模型。 磁场是中子星的另一关键参数。中子星的表面辐射与之密切相关。我们讨论的主要是磁场对奇异夸克物质的物态方程以及冷却的影响。为此,我们导出了磁场中Dirac方程的解并列出了磁场中系统在零温下巨热力学势的解析解。知道了Dirac方程的精确解后,我们计算了奇异星内部直接Urca过程的中微子产能率并拟合了星体的冷却曲线。 文章的最后,我们简要介绍了软γ射线重复爆SGR,反常X射线脉冲星AXP与普通脉冲星不一样的特征。特别提到磁场对于这些天体的演化起着关键的作用。许多问题,如磁场的产生、位形有待进一步澄清。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT（英文摘要）
• 第一章 引言
• 1.1 中子星预言及脉冲星发现与预测
• 1.2 中子星的观测特性
• 1.2.1 质量
• 1.2.2 旋转周期
• 1.2.3 制动系数
• 1.2.4 Glitch
• 1.2.5 脉冲星的表面温度
• 1.2.6 中子星的磁场
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 奇异星模型
• 2.1 奇异夸克物质的描述
• 2.2 介质效应与准粒子描述
• 2.2.1 化学势依赖模型
• 2.2.2 密度依赖模型
• 2.2.3 温度依赖模型
• 2.3 自洽的热力学
• 2.4 奇异夸克物质的体粘滞系数
• 2.5 介质效应对体粘滞系数的影响
• 2.5.1 自洽的化学势依赖模型的体粘滞系数
• 2.5.2 自洽的密度依赖模型的体粘滞系数
• 第三章 带磁场的奇异星
• 3.1 强磁场以及甚强磁场
• 3.2 Dirac方程的解
• 3.3 磁场中奇异夸克物质的状态方程
• 第四章 奇异星的冷却
• 4.1 冷却的基本方程
• 4.2 磁场中夸克Urca过程的中微子产能率
• 4.2.1 弱磁场下夸克Urca过程的中微子产能率
• 4.2.2 强磁场下夸克Urca过程的中微子产能率
• 4.3 带强磁场奇异星的冷却
• 第五章 磁星，SGR，AXP和射电脉冲星
• 结束语
• 参考文献
• 致谢及声明
• 在学期间的研究成果及发表的论文