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1、“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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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,
