Считается ли ядро ​​нейтронной звезды более жестким, чем фотонные газы? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Слабое энергетическое состояние и с доминирующим энергетическим условием допускают что угодно от w = -1 до 1 (что означает, что величина давления может быть максимально равна общей плотности массы-энергии).Значения за пределами этого диапазона необходимы для создания червоточин и других нарушений причинности (обратите внимание, что сильное энергетическое состояние нарушается темной энергией).Космическая инфляция и темная энергия очень близки к пределу -1, но, кажется, ничто не приближается к +1, даже если это «разрешено».Как фотонные газы, так и ультрарелятивистские вырожденные газы имеют +1/3, можем ли мы добиться большего успеха?

Считается, что нейтронные звезды усилены отталкиванием в дополнение к обычному давлению вырождения.Может ли это отталкивание усилить уравнение состояния настолько, чтобы оно превышало 1/3?Требуется энергия для объединения отталкивающих частиц (что можно интерпретировать как энергию в виртуальных частицах, которые опосредуют указанную отталкивающую силу).Эта дополнительная энергия поднимает массу, ведя себя подобно кинетической энергии в вырожденном веществе, которая, кажется, препятствует росту выше 1/3.Есть ли способ обойти эту «проблему»?

Ответы [ 2 ]

2 голосов
/

отталкивание между нуклонами должно ужесточить уравнение состояния нейтронной звезды.

Оно было установлено в 1939 году (задолго до открытия нейтронных звезд) Оппенгеймером и Волковым , это идеальное давление нейтронного вырождения было неспособно поддерживать шар нейтронов с массой, превышающей $0.75 M_{\odot}$.

С тех пор было открыто много нейтронных звезд, и все из них имеютмассы значительно больше, чем это, требующие более жестких уравнений состояния.

Ультрарелятивистское давление нейтронного вырождения имеет уравнение состояния вида $P \sim \rho/3$, где $\rho$ - полная плотность энергии.Чтобы получить нейтронные звезды, которые мы видим, уравнение состояния в ядре должно вести себя больше как $P \sim \rho$.Считается, что это более жесткое уравнение состояния вызвано отталкиванием между нейтронами в сильно асимметричной ядерной материи при плотностях, превышающих плотность ядерного насыщения.

NB: Предполагается, что размер $w$ указывает на «жесткость».

NB2: С точки зрения давления как функции массы плотности, "усиление" в уравнении состояния должно повысить адиабатический индекс где-то между 4/3 и 5/3 (подходит для невзаимодействующих фермионов с промежуточной степенью «релятивистости») до $\sim 2$.

1 голос
/

Идея о ближнем отталкивании между нуклонами была задумана для объяснения парадокса, касающегося стабильности ядерной материи, но на самом деле она не основана на физике элементарных частиц - ни в мезонном обмене, ни в картине глюонного обмена,(Парадокс в том, что чисто притягивающие силы двух тел предсказывают энергию взаимодействия на нуклон с масштабированием как $-{{n}^{1}}$, тогда как кинетическая энергия свободного нерелятивистского газа Ферми масштабируется как $+{{n}^{2/3}}$, где n обозначает числоплотность. Притяжение подавляло бы кинетическую энергию в пределе бесконечной плотности, и нейтронное вещество разрушалось бы.) Как сопливый бывший физик элементарных частиц, я рассматриваю идею отталкивания на малых расстояниях как эвристический миф.

Картина обмена мезонами предсказывает изумительное разнообразие сил притяжения и отталкивания в зависимости от квантовых чисел участвующих мезонов.Однопионный обмен правильно предсказывает самую длинную часть ядерных сил, потому что пионы являются изовекторными и псевдоскалярными.Изоскалярный векторный мезон обеспечил бы последовательное отталкивание между нуклонами, но в каталоге природы есть много других мезонов, и нет никаких доказательств чистого ближнего отталкивания.

Картина кварк-глюона представляется наиболее подходящей при экстремальных плотностях (вероятно, выше, чем у любой стабильной нейтронной звезды), где нуклоны перекрываются.Кинетическая энергия на свет (следовательно, ультрарелятивистский) кварк масштабируется как $+{{n}^{1/3}}$, тогда как обмен глюонами предсказывает чистое притяжение, которое масштабируется как $-{{g}^{2}}{{n}^{1/3}}$, но текущая связь исчезает как ${{g}^{2}}\propto 1/\log ({{p}_{F}})$, где ${{p}_{F}}\propto {{n}^{1/3}}$, поэтому кинетическая энергия в конечном счете доминирует.

Суть в том, что ядерная материя с экстремальными плотностями, рассматриваемая как кварковая материя, должна быть примерно такой же «мягкой», как фотонный газ.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...