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“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,脉冲星中子星奇异星的研究,徐仁新 北京大学天文学系,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星 1 脉冲星研究及其历史 2 中子星模型 3 奇异星模型 4 如何鉴别中子星和奇异星,脉冲星中子星奇异星的研究,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,物理学和天体物理学中的两个基本问题 夸克的色禁闭 粒子物理标准模型:基本粒子及其相互作用 色禁闭与解禁相变:QGP (1GeV/fm3) 恒星的结构和演化 恒星的生命周期 SNE形成的天体是中子星还是奇异星 是否存在QGP(夸克物质)?,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,高能重离子碰撞:夸克物质实验室寻找,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,QCD相图,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,高能重离子碰撞:夸克物质实验室寻找 已有的重离子碰撞实验 德国:GSI SIS 0.8-1.8 GeV/核子,未达到相变密度 美国:BNL AGS 14.5 GeV/核子,未达到相变密度 欧洲:CERN SPS 158-200 GeV/核子,中心3GeV/fm3,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,高能重离子碰撞:夸克物质实验室寻找 未来的重离子碰撞实验 美国:BNL RHIC,2000.5运行 对撞,100GeV+100GeV,几百倍核物质密度 欧洲:CERN LHC,2005后 对撞,TeV,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,奇异星:天然的夸克物质? 奇异星的形成:SNE?吸积?自转减慢? 奇异星的寻找 奇异星应该表现成什么样子? 脉冲星是奇异星吗?,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言:夸克物质与奇异星,“重离子碰撞”与“奇异星”之比较: 重子化学势B 体积效应 温度 相变临界密度 存在的时标,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,1 脉冲星研究及其历史,研究历史 Landau: Chadwick (1932) Landau (1932) Baade & Zwicky (1934) Openheimer & Volkoff (1939) Pacini (1967) Bell & Hewish (1967) Gold (1968) 1986: Haensel-Zdunik-Schaeffer, Alcock-Farhi-Olinto,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,1 脉冲星研究及其历史,与射电脉冲星有关的其它天体 (脉冲星类天体) 吸积X射线脉冲星 X射线爆 反常X射线脉冲星 软 射线重复爆 孤立“中子星” 射线爆发源?,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,1 脉冲星研究及其历史,射电脉冲星的 辐射机制 脉冲星的本质 中子星模型 奇异星模型,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,1 脉冲星研究及其历史,与脉冲星有关的天体的特点 强引力场 强电磁场 极端的强作用和弱作用 天然低温实验室 脉冲信号准确的周期性 精确测量 如:1.44110.0007, 1.38740.0007,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,2 中子星模型,中子星的结构 大气层 外壳层 内壳层 中子物质区 中子星的核?,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,2 中子星模型,关于中子星核的夸克相 一种估计:(4R3/3)-1 0.24fm-3 224MeV/fm3 混合星(hybrid stars) 存在密度不均匀的间断面 混杂星(mixed stars) 夸克物质与核物质在宏观 尺度上共存:混杂相,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,3 奇异星模型,存在奇异星的两个必要条件 脉冲星中心密度达到夸克解禁临界密度 格点QCD不适用于高重子化学势的中子星 一般中子星模型能给出中心密度3N 大块奇异夸克物质是最稳定的 注意:Strangelet可以不稳定 体积效应(RHIC:温度效应 蒸发),“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,3 奇异星模型,E.Witten:奇异夸克物质可能是最稳定的,mu=28 md=515 ms=100 300 F2500 Farhi & Jaffe,*,*,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,3 奇异星模型,若物理规律满足,有何天物后果? 中子物质夸克相变为两味夸克物质后必然 通过弱作用转变为SQM,且放出大量能量 奇异星是中子星的基态 SQM的形成利于超新星爆发 合理地解释SN1987A的“两个”中微子爆? 吸积或自转减慢过程导致的相变 产生与爆发有关的天体物理过程:GRB?,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,3 奇异星模型,奇异星与中子星的异同 在极限质量(1.4)附近,半径差别不明显 物质成分、密度分布(转动惯量) 质量-半径关系(NS:MR-3, SS:MR3) 表面特征 表面密度变化 表面的电学特性 表面粒子的束缚状态,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,3 奇异星模型,奇异星是否有厚壳层(10-610-5)? Alcock等的观点 奇异星可以从“脏”的星际环境中吸积物质 裸奇异星不能提供形成磁层的粒子 不可能利用表面特性区分NS和SS XQZ:裸奇异星可以表现为射电脉冲星 超新星爆发过程中只能吸积10-15物质 强电磁场中的电子对过程可以提供磁层粒子 有可能利用表面特性区分NS和SS,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,宇宙中存在奇异星和中子星的可能性 所有脉冲星类天体都是中子星 所有脉冲星类天体都是奇异星 部分脉冲星类天体是中子星,余为奇异星 部分或所有脉冲星类天体是某种未知天体 若只有前三种可能性,我们必须回答: 观测上如何鉴别中子星和奇异星?,4 如何鉴别中子星和奇异星,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,方式I:极限自转周期 天体的旋转模(r-mode)不稳定性 Wang & Lu: 振荡能耗散 粘滞性差别 Madsen: SNE奇异星P可ms,而NS则不能 方式II:质量-半径关系 Rrmrco 观测上确定的M-R关系 观测与理论的对比 EoS,4 如何鉴别中子星和奇异星,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,方式III:依据表面特性寻找裸奇异星 裸夸克表面存在导致的与观测有关的后果 表面粒子束缚能几乎无穷大 RS的V-Gap 表面电导率:SQMNS壳 开放区粒子:BSS = e, NS = e 离子 观测上的比较 脉冲星的漂移子脉冲观测 RS的V-Gap 一般脉冲星极冠区温度比RS的低 能否观测到反映开放区粒子成分的X射线谱?,4 如何鉴别中子星和奇异星,“脉冲星中子星奇异星的研究” 北京大学天文学系 徐仁新,脉冲星中子星奇异星的研究,谢谢各位 请多指教,
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