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《脉冲星中子星与夸克星徐峰岳友岭徐仁》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ReviewArticleChineseJournalofNatureVol.29No.4脉冲星、中子星与夸克星①②③徐峰岳友岭徐仁新①②博士,③教授,博士生导师,北京大学物理学院,北京100871关键词脉冲星中子星夸克星关于观测到脉冲星的本质目前存在两种看法:中子星和夸克星。本文简述了脉冲星、中子星与夸克星的相关的研究历史以及这些天体的基本性质和可能观测表现,展望了我国在此研究方向的发展前景。脉冲星以其发射有规律的“时钟”信号为典型特征。如此之快的,非中子星莫属。啊!原来脉冲星就是早先8它们的密度高于原子核密度,表面磁场往往达
2、到10T,在理论上预言的中子星。在30多年后人们才无意中在自转可快至毫秒周期。这些特点奠定了脉冲星在天文射电波段观测到来自中子星的周期性信号。在此之后,学及物理学研究中的重要地位:它们既是人们探索宇宙关于脉冲星的时钟特性、辐射机制以及中子星内部结构的有效工具,也是检验基本物理规律(如强引力场效应、等的研究迅速发展。在脉冲星领域中,除了Hewish因微观强相互作用性质等)的重要场所。适逢2007年是发现脉冲星而获得1974年度诺贝尔物理学奖之外,脉冲星发现40周年,谨撰此文予以纪念。Hulse和Taylor由于利用脉冲双星系统间接
3、证明引力波的存在于1993年获得诺贝尔物理学奖。图1表示了脉冲星辐射的几何,射电辐射从磁极区发射。1脉冲星研究的历史让我们从相关研究的历史谈起。1932年,Chad2wick发现中子;这使人们终于明白了原子核的组成:原子核是由质子和中子构成的。同年Landau敏锐地意识到,在质量很大的恒星内部或许会出现一种密度接近原子核的致密物质。这种物质主要是由中子组成,由它构成的星体即为后来所称的“中子星”。简单地说,中子星可以形象地看作一个巨大的原子核。1934年,Baade和Zwicky对于超新星的研究表明,中子星或许可以在超新星爆发过
4、程中产生。然而,1939年Oppenheimer和Volkoff的计算给出的中子星的质量上限与太阳质量相当,但所具有的半径仅为10km左右。我们知道,星体的发光能力是与它的表面积成正比的;因此当时最大的光学望远镜也不可能探测到来自中子星表面的热辐射。中子星研究从此开始降温,但相关研究并未完全停止。甚至于1967年,在脉冲星发现的前几个月,Pacini还讨图1脉冲星辐射几何示意图论了旋转磁化中子星的偶极辐射为超新星遗迹提供能以上的科学历程可以称得上完美了:早就预言存在源的可能性。的中子星其实可能就是30多年后观测到的脉冲星。然19
5、67年,Bell和Hewish在研究射电波段星际闪烁而,人们关于强子内部结构的研究,使得这一故事的后时意外地发现了一种规则的周期性信号,其周期约为1续发展似乎带有戏剧性。强子是指参与强作用的粒子,秒。发射这种周期性信号的天体就称为脉冲星。这一包括质子、中子、π介子等。人们一度认为强子是基本事件无疑是里程碑式的。人们很快意识到这种周期性的,但强子分类的研究使部分学者怀疑强子可能是由更起源于星体的自转。而在当时了解的天体中,能够转得·200·自然杂志29卷4期专题综述基本的粒子组成的。1964年,Gell2Mann和Zweig各自3
6、独立地提出强子是由更深层次的夸克组成的。仅在几年之后,夸克这一概念就影响到了中子星结构的研究。在非常高的密度下,囚禁于质子、中子内部的夸克会获得自由吗?由夸克为基本组分而构成的物质称为“夸克物质”。1969年,Ivanenko和Kurdgelaidze讨论了中子星中心区域出现夸克物质的可能性,而几乎完全由夸克物质构成的星体则称为夸克星。人们相信一种特殊的夸克物质———奇异夸克物质———是比较稳定的,它由几图2“位于地表”的中子星与夸克星乎等量的上夸克、下夸克、奇异夸克组成。相应地,由奇异夸克物质组成的星体称为奇异夸克星(简称奇异
7、星)。2是中子星吗?Itoh于1970年就尝试计算了奇异星的流体静力学平衡。人们传统认为脉冲星就是中子星。中子星的物质来自微观物理的进展更增加了人们对于夸克物质密度会随深度的增加而递增,内部结构分层。在最外存在的信心。Gross,Wilczek,Politzer三位学者于1973层,为了满足与星际介质的压力平衡,中子星的表面存年在非Abel规范理论基础上证明强作用具有渐近自由在一层由正常物质构成的大气,其厚度为0.1～10cm,3的特性,即夸克之间的相互作用随着温度或密度的极端密度为0.1～100g/cm。尽管构成大气元素丰度尚
8、难增加而越来越弱。这一特性同时也得到众多高能实验确定,但这层大气的性质将决定中子星在X射线波段热的肯定。可见,无论是实验还是理论上都确认了“渐近辐射谱的行为。类似于恒星大气研究,原则上可以通过自由”的存在;而夸克物质正是渐近自由的必然后果。观测中子星热谱中吸收线
