中子星质量与核状态方程文献综述

中子星质量和核状态方程

摘 要：观测发现了大质量和低质量的中子星，也设置了中子星半径的限制。中子星最大质量的存在，对高密度状态方程有很大的影响。对中子星的起源和形成机制研究主要通过对最小质量测量和质量分布。质量和半径的综合观测在相对论上限制对高密度物质的性质的，特别是在核饱和密度附近的核对称能的行为。同时，各种各样的核实验正在逐步限制，描述核状态方程对称性的参数范围。此外，理论上提出了纯中子物质的新理论。这些研究与发现，汇聚在一起有了比较显著的进步。

关键词：中子星；状态方程；质量密度；夸克

一、简介

恒星燃烧完其核心的燃料后（聚变到铁），由于没有由于没有了热量抵御恒星的重力，恒星发生极速的重力坍缩，这些恒星物质会在核心处碰撞在一起，发生铁及以后的核聚变反应，即超新星爆发。爆发会持续几周到几个月，在这期间会合成大量的铁以后的元素，并被爆发的力量抛洒入太空之中。剩下的核心如果质量不大于3.2倍太阳质量，它就会形成一个中子星。

当压力足够大时，电子会被压缩到最低能级层，这时，电子简并压就会变得很大，如果电子简并压能够抵抗得住重力坍缩，它就会形成白矮星。

当恒星残骸的质量大于1.44个太阳质量时（钱德拉塞卡极限），电子就会被压入原子核之中，电子就会与质子形成中子，这就是形成时发生的过程中子星。这时抵抗重力坍缩的力就是中子简并压。与电子简并压一样的是，它们都是由泡利不相容原理提供的力。如果残余的恒星内核质量大于3.2个太阳质量（奥本海默极限），就没有什么能抵挡住万有引力了，它会坍缩成一个黑洞。

（一）亚原子

首先介绍一些亚原子。亚原子是比原子还要小的粒子，例如电子、中子、夸克、介子、胶子等。胶子是夸克之间传递强相互作用的波色子。夸克可以参与全部四中基本相互作用，分为六味（种）：上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及顶（t）。夸克的每一味都有一种反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之处只在于它的一些特性跟夸克大小一样但符号不同。由夸克组成的复合粒子称为强子，由三个夸克构成的称为重子（自旋为半奇数），由上-下两个夸克组成的称为介子（自旋为半整数）。

强子包括质子（两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成）、中子（一个上夸克和两个下夸克）和超子（包括：Lambda;°、Sigma;（Sigma; ，Sigma;°，Sigma;－）、Omega;和Xi;（Xi;°和Xi;-））。