【摘要】：非對稱核物質(zhì)是指中子和質(zhì)子比分不同的無窮大均勻核物質(zhì).其狀態(tài)方程是核物理研究中長期以來的一個基本問題,在核物理、天體物理甚至超出標(biāo)準模型的新物理等諸多領(lǐng)域的研究中都扮演著至關(guān)重要的角色.目前相對而言人們對對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程已經(jīng)有了較為清晰的認識,而對非對稱核物質(zhì),特別是其同位旋相關(guān)部分,即對稱能,還知之甚少.因此對稱能和純中子物質(zhì)狀態(tài)方程成為近年來理論、實驗和觀測上的研究熱點.本文主要基于唯象的Skyrme-Hartree-Fock(SHF)和相對論平均場(RMF)理論,通過分析原子核基態(tài)性質(zhì)和巨共振的實驗觀測量,對亞飽和密度非對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程給出了很強約束.此外,基于標(biāo)準和擴展的SHF模型我們對中子星的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究,證明了對稱能在中子星結(jié)構(gòu)研究中的重要性.本文分為四章.第一章中,我們介紹了非對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程研究的意義和現(xiàn)狀,以及本文工作的研究動機.在第二章中基于標(biāo)準SHF模型,我們通過Modified Skyrme-like(MSL)模型的關(guān)聯(lián)分析方法證明了重核同位素對的每核子結(jié)合能的差值是由亞飽和交叉密度ρ_c=0.11fm~(-3)處的對稱能E_(sym)(ρ_c)決定,而重核的中子皮厚度則是由ρ_c處的對稱能斜率參數(shù)L(ρ_c)唯一確定,進而利用這兩種實驗探針同時約束了E_(sym)(ρ_c)和L(ρ_c).在此研究中,我們還構(gòu)造了一組新的Skyrme相互作用 MSL1,并基于MSL1,利用對E_(sym)(ρ_c)和L(ρ_c)的約束預(yù)言了飽和密度處的對稱能及其斜率參數(shù),討論了208Pb中較大中子皮厚度的可能性等問題.在第三章中我們研究了一些巨共振的實驗觀測量與非對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程的關(guān)聯(lián).通過隨機相位近似(RPA)計算和約束的Hartree-Fock(CHF)計算,我們證明了重核的同位旋標(biāo)量巨單極共振的能量是核物質(zhì)不可壓縮系數(shù)的有效探針.對同位旋矢量巨偶極共振我們主要研究了其中重要觀測量電偶極極化率αD與亞飽和密度非對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程的關(guān)聯(lián).我們證明了208Pb電偶極極化率同時敏感于E_(sym)(ρ_c)和L(ρ_c),并結(jié)合第二章中對E_(sym)(ρ_c)的限制從208Pb電偶極極化率的實驗值提取了對L(ρ_c)的約束,發(fā)現(xiàn)得到的結(jié)果與前面從中子皮得到的結(jié)果一致.進一步基于宏觀的流體力學(xué)模型和小液滴模型以及大量不同SHF和RMF相互作用的RPA計算,我們發(fā)現(xiàn)208Pb的電偶極極化率可以由ρr≈ρ0/3附近的對稱能E_(sym)(ρr)或者幾乎等價的純中子物質(zhì)狀態(tài)方程EPNM(ρr)單獨決定,并且1/αD與E_(sym)(ρr)或EPNM(ρr)有很強的線性關(guān)系,進而用αD的實驗值約束了ρ0/3附近的對稱能和純中子物質(zhì)狀態(tài)方程.最后通過大量Skyrme相互作用的RPA計算,我們分別從同位旋標(biāo)量巨四極共振和同位旋矢量巨偶極共振中提取了同位旋標(biāo)量和矢量有效質(zhì)量,并討論了中子 質(zhì)子有效質(zhì)量同位旋劈裂問題.在第四章中,我們還基于標(biāo)準的SHF模型,研究了中子星結(jié)構(gòu)性質(zhì)與非對稱物質(zhì)狀態(tài)方程之間的關(guān)聯(lián).我們發(fā)現(xiàn)中子星的殼芯轉(zhuǎn)變密度是由對稱能的斜率參數(shù)決定;1.4倍太陽質(zhì)量中子星的半徑與飽和密度的對稱能斜率參數(shù)有著強關(guān)聯(lián);中子星的最大質(zhì)量主要敏感于對稱能的高密行為,從而敏感于飽和密度處的諸多同位旋矢量的特征參量.最后,為了解決標(biāo)準SHF模型下核物質(zhì)在高密區(qū)域出現(xiàn)非物理不穩(wěn)定性的問題,我們通過考慮多體力的動量相關(guān)性,并對有限核和核物質(zhì)的經(jīng)驗性質(zhì)進行擬合,得到了3組擴展的Skyrme相互作用,為中子星研究提供了有力的理論工具.
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P145.6

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本文編號：2217577