核子-核子短程关联对中子星的影响

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由于核子-核子相互作用的短程部分,处于原子核基态中的核子会形成具有较大相对动量和较小质心动量的短程关联核子对。实验观测结果显示即使是在208Pb这样的丰中子核中,中子-质子关联依然是核子-核子短程关联的主要形式。因此,在丰中子核中,质子发生短程关联的概率要大于中子发生短程关联的概率。中子星内部的物质为典型的高密度丰中子物质,因此在中子星研究中考虑核子-核子短程关联是必不可少的。利用相对论平均场模型研究中子星时,核子-核子短程关联在形式上被忽略了。借助核子-核子短程关联产生的核子高动量分布,可以在相对论平均场模型中唯象地引入核子-核子短程关联。在相对论平均场模型中,核子的标量密度算符ˉΨNΨN、四维流密度算符ˉΨNγνΨN和同位旋四维流密度算符ˉΨNγνtNΨN被这些算符在基态|Φ?的平均值所代替,其中基态|Φ?中所有核子都处于费米面以下。为了在相对论平均场模型中唯象地引入核子-核子短程关联,我们使用新的基态|ΦSRC?代替原来的基态|Φ?。在新的基态|ΦSRC?中,核子的动量分布包含了核子-核子短程关联引起的高动量部分。本文在相对论平均场模型中唯象地引入核子-核子短程关联后,利用修改后的相对论平均场模型研究核子-核子短程关联对传统中子星和超子星两种中子星模型的状态方程、粒子分布和质量半径的影响。数值计算结果显示,引入核子-核子短程关联后,传统中子星的状态方程变软,相应的最大质量变小,但仍然能达到目前观测到的最大质量中子星J0740+6620的质量。引入核子-核子短程关联后,超子星的状态方程在不同的密度下的变化情况不同,计算得到的最大质量变大,但仍然达不到目前观测到的最大中子星J0740+6620的质量。引入核子-核子短程关联后,传统中子星和超子星内部的粒子组份都发生了较大变化。同时,我们的计算结果显示中子星内部质子发生短程关联的概率最高可以达到40%以上,这是由于中子星内部同位旋不对称度δ=(ρn-ρp)/(ρn+ρp)较高的缘故。值得注意的是,只有在引入核子-核子短程关联后,传统中子星和超子星的质量半径关系才满足LIGO-Virgo双中子星合并的引力波观测数据所限制的中子星质量半径关系。因此,在研究中子星的性质时,核子-核子短程关联并不能忽略。同时我们通过对比不同密度处的核子-核子短程关联对的比例,发现中子星中心区域受核子-核子短程关联的影响较大。此外,我们还研究了饱和核物质密度处的有效核子质量和压缩模量对传统中子星和超子星质量的影响。即使引入核子-核子短程关联后,改变有效核子质量和压缩模量时超子星也很难达到目前观测到的最大质量中子星J0740+6620的质量。
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