毫秒脉冲星及X-射线双星某些重要性质的理论解释

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1、磁星超强磁场的物理本质—各向异性中子超流体3P2中子Cooper对的Pauli磁化现象彭秋和(南京大学天文系)本项研究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:欲探讨的问题:磁星(1014-1015gauss)的物理本质?(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。更难以获得磁星(1014-1015)gauss的磁场强度。通过计算，我我己经论证: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

2、对论强简并电子气体的Pauli顺磁磁矩产生的诱导磁场。但是，它不会导致磁星的超强磁场。磁星超强磁场的物理本质?己经提出的模型:Ferrario&Wickrammasinghe(2005)suggestthattheextra-strongmagneticfieldofthemagnetarsisdescendedfromtheirstellarprogenitorwithhighmagneticfieldcore.Iwazaki(2005)proposedthehugemagneticfieldof

3、themagnetarsissomecolorferromagnetismofquarkmatter.Vink&Kuiper(2006)suggestthatthemagnetarsoriginatefromrapidratatingproto-neutronstars.我们探讨3P2中子超流体的诱导磁矩产生的诱导磁场。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。3P2中子超流体的A相1)当环境磁场非常

4、弱时，平均来说，每个3P2中子Cooper对的自旋投影的分布是“等概率分布”,称为ESP(EqualSpinpair)。在Fermi海深处的中子自旋投影的分布也是“等概率分布”。它们不呈现有整体磁矩。基本上各向同性,我们把它称为3P2中子超流体的A相（类似于零温附近液态3He的A相)。3P2中子超流体内，在动量空间中Fermi表面附近两个动量大小相等但方向相反的两个中子结合成一个3P2Cooper对。每个3P2中子Cooper对的自旋=1,它在磁场(Z方向)上的投影有三个分量:Z=-1,0,+1

5、。对应地具有的磁矩投影分量分别为μZ=2μn,0,-2μn3P2中子超流体的B相2)在较强磁场下，3P2中子超流体偏离“等概率分布”状态，即它的3P2中子Cooper对以及位于Fermi海深处的简并中子的自旋投影的分布都不是“等概率分布”,这时3P2中子超流体整体将呈现诱导磁矩,性质是各向异性的。其统计性质是同每个Cooper对(Fermi海深处中子)的磁矩能量以及同温度相关的。我们称这种各向异性的状态为3P2中子超流体的B相(类似于零温附近液态3He的B相)。统计考虑(1)我们以如下简单方法估算:

6、3P2中子Cooper对系统可以认为是Bose子系统，在低温下都凝聚在在基态(E=0)状态。每个3P2中子Cooper对具有磁矩μ=2μn=1.9×10-23ergs/gauss。在外磁场下，它沿磁场方向具有投影分量分别为为[-Z2n](Z=1,0,-1)。即Z=-1的投影分量是顺磁的。在磁场作用下，磁针(磁矩)有着顺磁场方向的趋势,它具有较低的能量值。即它比Z=0,1状态有更低的能量。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

7、3P2中子Cooper对数目之差为其中，B(1)为中子星在3P2中子超流体出现前的本底磁场:B(0)~(107-1010)gauss,B(in)~(4-6)×103B(0)处于3P2中子Copper对的中子数所占的百分比(动量空间中)Fermi球内只有在Fermi表面附近,厚度为壳层内的中子才会结合成3P2Cooper对。它占中子总数的百分比为:EF(n)~60MeV,(3P2(n))~0.05MeV,q~8.7%处于3P2Copper对状态的中子总数目为:N(3P2(n))=qNA×m(3P2(

8、n))/23P2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对数目之差为它们导致的诱导磁矩为当:磁化系数为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:Bin-T曲线(取η=1)较高温近似当或当中子星内部温度仍然较高时，T7>>2η,这种由各向异性(3P2)超流体内产生的诱导磁场远低于中子星的本底磁场(主要由相对论性简并电子气体的Pauli顺磁性产生的强磁场。但是，随着中子星内部冷却，温度下降，由各向异性(