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1、超子星内的直接Urca过程许妍吉林大学理论物理中心超子星内的直接URCA过程一：引言二：理论模型三：数值结果四：结论一·引言中子星的预言和观测中子星的结构中子星的热演化过程中子星冷却目前研究的状况直接Urca过程我们主要讨论的问题1932年，Chadwick发现了中子，随后，Landau预言了由中子构成的星体---中子星。1934年，Baade和Zwicky指出中子星可能产生于超新星爆发。1939年，Oppenheimer和Volkoff第一次对中子星的性质进行了理论计算。1967年，Hewish和Bell利用射电望远镜发现了第一颗射电脉冲星。1968年，Gold证实射电
2、脉冲星就是旋转的中子星。1968年底，Crab脉冲星和Velta脉冲星相继被发现，至今已经发现约1500颗射电脉冲星。1973年，Holse和Taylor发现了第一颗脉冲双星PSR1913+16。中子星的预言和观测中子星的结构中子星内部的结构1固体壳层：厚度：约1km组成：主要是原子核和自由电子2液态均匀核物质：组成：3固体核心区：组成：Hyperon?Quark?Condensitionofk,一·引言中子星的热演化过程中子星是恒星引力塌缩的产物。新生中子星内部温度高达,然后由于发射中微子而迅速冷却到K，星体达到热平衡状态。中子星冷却可以分为两个阶段,的中微子冷却阶段和
3、时的光子冷却阶段。我们主要讨论第一阶段。在中子星的核心会发生所有可能的中微子发射过程。这些过程可以分为两类:(1)快中微子发射过程：主要是核子和超子的直接Urca过程。(2)慢中微子发射过程：修改Urca过程，重子軔致辐射过程等。一·引言中子星冷却目前研究的状况中子星冷却过程的研究是当前核天体物理领域的前沿课题。到目前为止，人们已经做了大量的工作。影响中子星冷却的因素主要有以下六个方面：(1)内部的中微子发射率(2)中子星物质的热容(3)以上两个方面依赖于中子星内部的组成(4)核子超流对中微子发射的影响(A&A,2001,373,L17)(5)超子超流对中微子发射的影响(
4、NPA,2003,721,1003)(6)磁场对中微子发射的影响(PhysicsReports,2001,354,1)一·引言直接Urca（D-Urca）过程在中子星的核心，核子的直接Urca(ND-Urca)过程导致了最大的中微子发射率，其次是超子的直接Urca(YD-Urca)过程。当核子超流而超子正常时，YD-Urca过程将成为中微子冷却阶段的主要机制。因此，研究上面六个因素对D-Urca过程的影响是很重要的。中微子发射率的计算有两种方法：(1)非相对论的中微子发射率，由Lattmer等提出(PRL,1991,66,2701)(2)相对路论的中微子发射率，由L.B.
5、Leinson提出(NPA,2002,707,543)一·引言我们主要讨论的问题（1）比较相对论和非相对论两种发射率的区别（2）讨论YD-Urca过程在中子星冷却中的地位（3）给出介子对D-Urca过程的影响。一·引言对双超核()的观测和分析表明超子之间存在吸引作用。(PRL872001212502)超子超子相互作用的强度会明显的影响致密物质尤其是中子星的整体性质。一·引言另外，不同模型下的结果均表明在致密星体内部超子的丰度会超过核子的丰度。也就是说，在中子星内的核心区域超子会成为主要的粒子种类。所以有必要引入额外的介子来拟合得到超子-超子相互作用。目前为止，人们已经在R
6、MFT中引入了超子超子相互作用并且做了大量的工作。本文主要讨论这两种介子的引入对中微子发射率的影响。二.理论模型中微子发射率相对论平均场理论（RMFT）两种中微子发射率的表达中微子发射率可以由FermiGolden规则获得，具体表达式如下所示：(1)非相对论(2)相对论二.理论模型相对论平均场理论RMFT为相对论核多体的研究提供了基本的理论框架。这一理论的基本思想是把核子当做满足狄拉克方程的相对论粒子，而等效的二体力则被相应的等效介子场代替。（等效介子场指在体系的拉氏量中出现的各种介子质量和各种耦合常数均当做自由参数处理，待用实验值或某些成熟的理论结果确定了这些参数后，它
7、们就成了不变的值。）二.理论模型在标准的RMFT内,包含轻子的核物质的拉氏量有如下的形式：介子相关的拉氏量如下:二.理论模型得到场方程如下:其中：二.理论模型能量密度和压强二.理论模型TOV方程其中M表示星体质量，r表示星体半径，G表示引力常数。三.数值结果分以下三种情况给出D-Urca过程的发射率（一）中子星内部组成：n,p,e（二）中子星内部组成：n,p,e+hyperon（包含YD-Urca过程，不包含介子）（三）中子星内部组成：n,p,e+hyperon（包含YD-Urca过程，包含介子(5MeV)）（四）中子星内部组
