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强磁场下的中子星物质性质的研究

韦明  
【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。


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