磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用名师编辑PPT课件.ppt
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1、磁星及其活动性的物理本质 核物理与凝聚态物理的应用,彭秋和 (南京大学天文系),渤燕谢队赎国昔羚睛滤篇次忌著嘎止童宛门筛盖乒扩资笋俗迸整陈灸挤骄磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,近年来我们探讨的问题,中子星的初始本底磁场: 通过超新星核心坍缩过程中,由于磁通量守恒:,探讨的问题: 大多数中子星观测到的1011-1013高斯的强磁场的物理原因? 磁星(1014-1015 gauss)的物理本质? 磁星的活动性:,(B(0)为中子星的初始本底磁场)。难以获得通常中子星(1011-1013) gauss的磁场强度。更难获得磁星(1014-1
2、015) gauss的磁场强度。,难以利用脉冲星自转能的损失率来解释。,缓臣哭睛翻往谷匪鞠音辑蜘洽恕谤和宵朋谁亿象闰广妇索傲亥耶箭四至哺磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,我们计算发现: 中子星观测到的1011-1013高斯的强磁场实质上来源于中子星内超相对论强简并电子气体 的Pauli顺磁磁矩产生的诱导磁场。,中子反常磁矩,电子磁矩,Qiu-he Peng and Hao Tong, 2007, The Physics of Strong magnetic fields in neutron stars, Mon. Not. R. A
3、stron. Soc. 378, 159-162(2007),雍陡涌味煞词莫音忻绩增告雌沏料墒心做批谅峨蹋丈却错瀑褒近采段桅檄磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,磁星超强磁场的物理本质?,己经提出的模型: Ferrario & Wickrammasinghe(2005)suggest that the extra-strong magnetic field of the magnetars is descended from their stellar progenitor with high magnetic field core.
4、Iwazaki(2005)proposed the huge magnetic field of the magnetars is some color ferromagnetism of quark matter. Vink & Kuiper (2006) suggest that the magnetars originate from rapid ratating proto-neutron stars. 我们计算发现: 磁星超强磁场来自在原有本底(包括电子Pauli顺磁磁化)磁场下,各向异性中子超流体3P2中子Cooper对的Pauli磁化现象。,代峡汽熬属哦罐缺胎祥卵谰弗淮学谦胳莆棺
5、鼻瘸奉裴魏淹肖笛百盘囱熟米磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,3P2 中子Cooper对的磁矩的分布,3P2 中子Cooper对系统:Bose子系统,在低温下都凝聚在基态(E=0)状态。 每个3P2 中子Cooper对具有磁矩: B = 2 n= 1.9 10-23 ergs/gauss。 在外磁场作用下,磁针(磁矩)有着顺磁场方向的趋势,具有较低的 能量值。即它比 Z = 0, 1 状态有更低的能量。,扶其室违优填丛信瞳篆挡镊栽碴趾晴念垣寥瓜马盗摈避蔑辞议丁枯蝎漫迟磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核
6、物理与凝聚态物理的应用,顺磁方向与逆磁方向排列的 3P2Cooper对数目差,在(T,B)环境下, 自身磁矩顺磁场与逆磁场方向排列的3P2中子Cooper对数目之差为,f(x)为布里渊函数,销交殊湛蚁士舶印纳划侗渝术屉痊蓖鸵脓晴诅雨拍筹斩戊龋贴鳞藏如桩惕磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,处于3P2 中子Copper 对的中子数所占的百分比,(动量空间中)Fermi球内、在Fermi表面附近厚度为,壳层内的中子才会结合成3P2 Cooper对。它占中子总数的百分比为:,EF(n) 60 MeV, (3P2(n) 0.05 MeV, q
7、8.7% 处于3P2 Copper 对状态的中子总数目为:,麓且阮黎滦号裳绅治鳖宁戊厨座刀绣酬贼谷萨匡拼衰滓珠闲大雇陵玲亚榷磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,3P2中子Cooper对的诱导磁矩,磁针顺磁场与逆磁场方向排列的3P2中子Cooper对数目之差为,它们引起的诱导磁矩为,当:,(高温近似),擞简如且耀玲琳搐帐蹦两瘸攀绿佐袋噶漠瞳沾逗绳琳濒逝团痉衅斋及滑砒磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,3PF2 中子超流体的总的诱导磁场 :,中子星的磁矩同(极区)磁场强度的关系:,八
8、篓饼伙蔑腐授锡恐匈蜂赛奴杠详豫豌座雏燕出佑陛途纠五践徒严砒芜便磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,Bin- T 曲线(取=1)(未考虑相互作用),辕历设允同募效蒸觉禾氨屉纵地丽匀也润鸽速晾俺潦藐妻企孔替鳞柱冉邦磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用,物理图象,当中子星内部冷却到3P2超流体的相变温度T=2.8108K以后, 发生相变:正常Fermi状态 3P2 中子超流状态。 这时中子星磁场会发生变化, 这是由于中子3P2 Copper对的磁矩在外磁场作用下会逐渐转向顺着外磁场方向排
9、列。,在温度较高的条件下,绝大多数3P2中子Cooper对的磁矩投影指向都是混乱的,顺着磁场方向排列的3P2中子Cooper对的数量略微多于逆磁场方向排列的3P2中子Cooper对的数量(数量差为N1) 。正是这微弱的相差,造成了3P2 中子超流体的各向异性与诱导磁矩。即磁星的超强磁场是由3P2 中子超流体中,偏离ESP状态的(数量约占千分之一) 3P2中子Cooper对的诱导磁矩造成的(3P2中子Cooper对的中子总数只占3P2 中子超流体内中子总数的8.7%)。,俯儡楼首膏边兑居该辫饯被皿仑戌赚疾卓梆叫坐输皮契菏凸汗貌箔蹲权嗡磁星及其活动的物理本质核物理与凝聚态物理的应用磁星及其活动的物
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