（理论物理专业论文）奇异强子物质的相对论平均场研究.pdf

摘要 本 文 用 迎理 , 的 方 法 研 究 了 奇 异 强 子 物 质 存 在 的 可 能 性，指出由于反应a入 - e n 阐能较低，仅约为 2 6 me v ，当a 核物 质中所有或大部分a 超子的能级填满以后，反应人人 - + e n可能发 生， 因此必须在奇异强子物质中考虑日 超子的成分。 在此基础上， 我 们讨论了奇异强子物质的单位重子结合能、 饱和密度、 重子有效质量 以 及奇异粒子丰度对奇异强子物质的影响等性质， 发现包含一定比例 日 超子的奇异强子物质的单位重子平均结合能较a 核物质更大， 这支 持奇异强子物质稳定存在的可能性。 随 后 着 重 讨 论 了 童 熨红鲤 搏 中 和 往已铸脚影气 者通过反应n n - n 降低核子数密度n n ( 即核子矢量密度p , ( n ) 泽 低核子的费密动量外 ( n )， 使s h m在较高密度区出 现第二个稳 定 态， 同时使反应人人一e n向 着它 超子增多的方向进行， 粒子机 制 进一步强化了奇异强子物质中包含日 超子的可能性; 考虑核子的体 积效应后奇异强子物质的有效线度l 变小， 核子费密动量k f ( n ) 变 大，核子数密度 n n( 即核子矢量密度p y ( n)相对变大，使反应 a a 一 en 日 超子减少的方向 进行， 我们的计算结果证明了上述 两种机制同时指出，即便考虑核子的体积效应后压低了e 超子产 生， 但是当! s i / a增大到一定程度时，反应a a -e n仍将发生，日 超子仍为奇异强子 物质的组成部分。 总之， 这两种效应均不改变奇异 强子物质中包含e 超子成分的结论。 abs t ract i n t h i s w o r k , t h e p o s s i b i l ity o f s t r a n g e h a d r o n i c m a t t e r ( s h m) a r e s t u d ie d w it h t h e r e l a t iv i s t i c m e a n fi e l d t h e o r y ( r mf ) b a s e d o n q u a n t u m h a d r o d y n a m i c s ( q h d ) .a s t h e r e le a s e d e n e r g y o f s t r o n g d e c a y g n - a a i s n o m o r e t h a n 2 6 me v , t h e s t r o n g c o n v e r s i o n a a - g n , w h i c h i s k i n e m a t i c a l l y f o r b i d e n i n fr e e s p a c e , m i g h t b e c o m e p o s s i b l e w h e n a l l o r m o s t o f t h e b o u n d a o r b i t a l s a r e o c c u p i e d , s o g m u s t b e i n c l u d e d i n s h m. we t h e n s t u d ie d t h e p r o p e r t i e s o f s h m. t h e e ff e c t o f t h e i n - m e d i u m- i s o b a r i n s h m a n d t h e fi n i t e v o l u me e ff e c t o f n u c l e o n s a r e s t u d i e d re s p e c t i v e 玩 a n d w e f i n d b o t h o f t h e m a r e c o n s i s t e n t w it h t h e c o n c l u s i o n t h a t e b a ry o n s a re c o m b in a t i o n s o f s h m, w h i c h h a s b e e n a lr e a d y d r a w n in t h e p a p e r . 引论奇异强子物质存在的可能性及研究意义 有限温度场论的一个重要预言是，在高温高密度时，比 如在极端相对论重离子碰 撞中， 将发生夸克退禁闭 相变而形成夸克 胶子等离子体 ( q g p ) 。 在夸克胶子等离子 体中 可通过过程9 + 4 一s 十 ， 和9 + s ”s + s 产生奇异强子。当q g p冷却时， 有可 能形成较正常核物质稳定的 奇异强子物质 ( s h m)或奇异夸克物质 ( s q m) ，其奇异 量子数s ; 表 示， 则 根 据( 2 - 3 ) . ( 2 - 4 ) . ( 2 - 5 )式，有 m 犷 二 m s + g z ( . , ( 2 - 1 2 ) m , . = m a + 9 8 ( a ) p o ( 2 一 1 3 ) m 3 . = m ,; + s , 归 。( 2 - 1 4 ) 所以 功a 匆 功 二 = m , + ,8 ( m . 一 脚 二 ) 二 脚 二 + 几 ( 功 二 ， 一 功 ， ) ( 2 - 1 匀 ( 2 一 1 旬 根据( 2 - 1 2 ) 式消去t o ， 则 ( 2 - 8 ) 式变为 功万 =功x一 吼， 叭( 的十 加8 ( a ) + f l , p s ( l ) l ( 2 - 1 t ) 其中c 3 = g, ( n ) f n l, 4 核 子 及a 超 子、e 超子 的 费 密动 盘 分 别以场( n ) . 场( a ) 和场 3 ) 表 示， 则相应的矢量密度和标量密度可以通过把核子 ( 或相应超子)填充到个自 费密面的 顶部来得到: 二 (n ， 一 裔lx d 3k 一 3 k ,3(n ) ( 2 一 1 8 ) p , ( a ) 裔la d 3k 4 3 1.6 x k(2n ) 二 ii k ,3 (a ) 一 2 2 k ,3 (u ) ( 2 - 1 9 ) 口 i ( ) ， ( 2 一2 0 ) 4， ， ， ，加 材 p ,(n ， 一 (2 ) 气 不 r 2k + m x ) 一 岩 m *n lk r, (n )e , ( n) 一m n 21n k f (n ) + e f r(n ) ll 功 n ( 2 一2 1 ) 2， p , ( a ) 一 夏 云 了 ja a -k( 2 )3 功 r a ( k + m a z y 共m *a k , ( a ) e f * ( a ) 一 ， 才 兀一 a 2in k , (a )+ e rr (a ) 11 ( 2 一 2 2 ) _ _ _4， ， 、 ，水三 p s (h ) = (2 r )3 j., a 价 石 万 万 = 12 m .3 k , (l )e fn r ( .1 )一 。 功 n 压 竺 些a n ; e f ( ) 1l ( 2 一 2 3 ) ”二 9 其中 e f . ( n ) 一 k , f ( n ) + m r s 2 l x , e , - ( a ) 一 k 2 f ( a ) + m a 2 i2 , e,() = k , ( s ) + m 二 % 。 系统的能里密度e 可表示为 e二 e s 十 凡 十 马 十 凡 + 几 ( 2 一 2 4 ) e s 二二 仇 尹。 g ( 2 一 2 5 ) _l、 _ 、 ， 、 _ .1. _. _ _ _i_ _ _ _ e v = - s v ( n) a y ( n ) v . 十 - s , ( a ) p , ( a ) 1 o 十 - g , ( = ) p y ( s) r 0 2、r “ ”2、 、 ” 2、 其中e s、e ， 分别为标量介子 ( 。 ) 场与矢量介子 ( 。 ) 场的有效动能密度; e 、和e : 分别为核子、入 超子、三 超子的 有效动能密度: ( 2 一 2 6 ) 而 e n 、 二 裔 n d 3k k 一 ” % a ( n 皿. p ( n ) 人 2 n 呼 杏刀. n 1一，扮 - 一 命 tk p n )e +p3(n ) 1 一 一 刀艺n 2 4 ln k (n ) + 些(n 与 ( z 一 2 7) 用n e ,一 典 ( d k (k z 十 。 t z 172j ( 次) 乃 一 共l.a ( a i r,f 3 1 幻 r-11) 一 告 一 一 k p (a )e (a )e + t 一 一 1 称 n 2 玩 全 丛)+-e(ck二r () 刀忍 e ( 2 一 z s ) 二 命解 k (k 十 川 石2 ) f25 己 了1、 尹 妈 一己 了、 kf 一口 m .一勺 一 、夕犷 己 了汀、 尹 班 万 2.飞 称 上丫 一- 一 in k ( )+ e *f(h 1m . h ( 2 一 2 ) ) .二. n 1一凡乙 一 强 子 密 度p 。 是 核 子 及入 超 子 三 超 子 矢 量 密 度 之 和 p ， = f v ( 切v ( ) 切i. ( -) ( 2 一 3 t ) ) 第三节奇异强子 物质的a - q h m理论框架构造 粒子，即( 1 2 3 2 ) 共振态 ( i = j = 3 / 2 ) ,是核子 ( i = j = 1 / 2 )的能量最低的激发 态。自 六十年代至 今， 人们对它的 研究兴趣一直不减 1 0 ，己 经用强相互作用探针、 电磁探针和弱相互作用探针进行了相当深入的研究。现在粒子的性质是在核子所有 激发态中被人们了解得最清楚的。 早期在强子层次对原子核的非相对论研究中就认识到，在核内由于存在介子交 换，核子有一定的几率处于共振态，并把原子核的波函数 ( 包含0自由度)表示 成 y = a 试n n。 二 n n ) 十 b 叭n n . . . n a ) + c 叭n n . . . a a ) +.二( 2 一 3 1 ) 其中第一项表示纯核子波函数，第二项表示核内有一个核子转变为粒子的态。对 于， h e ， 有的文献给出:b 2 = 0 . 0 4 , c 2 = 0 .0 2 。 在正常的原子核或核物质 ( p p 。 时，核 物质中开始大量产生 粒子 ( 据估算，中子星内部深处的 密度高达 l o p 0 ) 。这项结 论后来得到许多其他研究的支持， 特别是在有关高能重离子碰撞的工作中 ( 如r b u u 理论) ，纳入e自由度可以显著改善理论结果。这说明 n n - + n 过程在高能重离子 碰撞中 起着重 要作 用。 文献【 1 2 指出， 热密核物质对 n n n 过程的 屏蔽作 用和反 屏蔽作用的总效果为使该过程增强。 对中子星内 部的核密度来说【 1 3 ，核密度的 增大 将使中子费密能量增高。这时除存在中子费密海之外，还产生另一个由 粒子构成 的费密海，其后果是使中子的费密能量不至变得太高，同时维持原来的密度，最终 实现某种平衡。 由我们第三章前两节的计算可以 看出， 稳定的 s hm的 密度一般大于平常核物质 的密度。 如果在s h m中包含进自由 度的影响， 则包含0 粒子场的拉氏量可以写作: l , = v ia ， 肠 ， ， 一 m c ) w e 一 g , (d ) rv v ， 。 ， 一 二 (d ) - ， ; ， 。 v ( 2 一 3 2 ) 其运动方程为 iy n a- 一 m a 一 g , ( 4 一 二 ( d ) y ， 二 k r = 0 ( 2 一 3 3 ) 以p , ( a ) 和p ( e ) 分别表示 粒子的标量密度与矢量密度，则 。 : ( ) = (w e v w ai ; ; ( ) 一 (w e v ， 。 。 ) ( 2 - 8 ) 和( 2 - 9 ) 式 变为 m s zm s 9 1 0 = - g s ( n ) o s ( n ) 一 g s ( d ) o s ( d ) 一 g s ( a ) p s ( a ) 一 g s ( - p s ( = ) m z v o = - g ( n p , ( n ) 一 g , ( 4 )q , ( d ) 一 9 ， ( 乃 卜 。 ( 乃 ) 一 g , ( - ) o r ( g ) ( 2 一 3 3 ) ( 2 一 3 4 ) 定义 粒子与核子的祸合常数之比为 as= g , ( a ) l ( n ) g s ( d ) g s ( n) ( 2 一 3 5 ) 八 粒子的 有效质量以m , 表示，则 巾d =m a + g s ( d ) p o = mn + fl o ( m n 一 m n ) ( 2 一 3 6 ) 根据( 2 - 3 3 ) 式消去(b , ，则 ( 2 - 1 7 ) 式变为 m n . = m 、 一 c s 2 o s ( n ) + fl . p , ( d ) + fi p , ( a ) + p 1 p s ( e ) j ( 2 一 3 7 ) 其中c s s , ( n) / m s . 核子与 粒子的费密动量分别以k , ( n ) 和 k f ( )表示，则相应的费密动能 e , ( n ) = g , ( n ) 气 + k r ( n ) + m 二 ， y2 e p ( d ) = g v ( d ) v o + k 2 p ( d ) + m a 2 y ( 2 一 3 8 ) ( 2 一 3 9 ) n 粒子的矢量密度与 标贵密度分别为 。 “ ， 二 奇工 “ “ = _ .2.k.p1(l) ( 2 一 4 0 ) p , ( a ) = 1 g i ot ， 、 ，刀 3 一 一 一 ， ;i a i r 一 一 一 ( 斯) a ( k + n r 4 =- 2 m a t k ( a ) e , * ( a )一 ， .a2in k p (1 1) + e f 一 d ) 11 ( 2 一 4 公 了 ， 日a 其t o 凡 ( ) 一 【 k ， 二 ( n ) 十 ，: ， ， 7 i2t1 a 对于平衡态核物质或平衡态s r m， 在零温情况下 必有 e f ( n) = e , ( a ) ( 2 一 4 2 ) e f ( n ) s v ( d ) y a + 。 ， ， 因 此根据( 2 - 3 8 ) , ( 2 - 3 9 ) 与 ( 2 - 4 2 ) 式，只 有当 时，s a m才会出 现a 较子。 ( 2 一 4 3 ) 粒子的能量密度为 e a = 裔l d k (k d 一 ” % 二 s k , ( a ) e( “ ) 一 含 m % 7k , (d )e r (d ) 1 一 一 刀t a 2 a in . (-, ) + e n (d ) ( 2 一 4 4 ) 第四节核子的体积效应对q h d理论的修正 在上一节的关于 s h m 理论的讨论中，我们把核子、n 超子及2 超子当作没有大 小的质点来处理，由此带来的一个很明显的后果是核子、n 超子及互 超子的有效质 量相对偏小。为了使相对论平均场方法 ( r mf )计算出的结果与实际的情况符合得 更好，我们将进一步在l e e - wic k 模型的框架下考虑核子的体积对计算结果的影响。 我们把核子看作半径为 设 l为 s h m的线度， 数目，则 r c 的小球，a 超子、 n ,、 n ; 分别为 三 超子仍作为质点处理，半径为零。 s h m 中的核子、n 超子、三 超子的 4 刀d k ( 1) ( 2 一 4 5 ) 蝎介 副 i 2 厂d k ( 2 z ) ( 2 一 4 6 ) 卿 二二( 2 一 4 7 ) ， : 一 4 n n ,v 丫 。 (2 一 4 8 ) 又jj 如果考虑核子的体积效应，则 s h m 的有效线度为 l = l 一 n , x a , 其中。 x 与核子的半径r c 有关。则以l 代替( 2 - 4 5 ) 至( 2 - 4 7 ) 式中的l , 得 ， 4 l 3 d 3 k ( 2 7v ) 3 蜘一今 一 1 一 竺 n 3 2 l 3 d 3 k ( ? - r ) 了矛1、 一一 dnndnrt 1 一 a n ( 2 n ) 由此可得 二 (n )二 1一 a n (j ,j命 、 j3、 二 (4 ! dk = , 1rn l (2r)3 v n 一 a x ) 2 s yf3(n )tln 二 (f1= (1一 a n )7 2 jr, (2n )3 h“ 一 1一 弩 ja n l _ 17n 一 ( ) 二 (-)= (1一 弩 ja n _ 4rn i (2n ;、 一 1一 努 3a n 2 k,3rx x (二 ) 其中与核子半 径r c 有关， r n 为单位 核子 在s e r a中的 平均线度， p ( n ) 二 ( 4 n r . 3 1 3 ) 当p b , y , y ; 确定后， 我们认为s l i m中各种重子数密度( 即重子的 矢量密度) 是不变的，核子、a 超子、三 超子的费密动量为 、，(n ) ( z ;( ) kf(n ) ,= 2 p (n ) 1一 rn 一 (2 一 ) 二 今 二 加 犷 (a )k(3n 2p , (a )! i i 一 a x 1 r .少 k , ( a )( 2 一 5 6 ) 、 ，(二 。 二 3 27r- p v(二 ) ;1一 、 丫 (2 一 57) t ) r .) s t -1 m 有效线度的 减小，要求每一个动量的积分前都要乘以因子 t i - a / r r , 3 3 ，由 此， s i r 中各重子的 标量密度及 s i h m的能 量密度都要改变， ( 2 - 2 1 )至 ( 2 - 2 3 ) , ( 2 - 2 5 ) 至 ( 2 - 2 9 )分别变为 p(“ 卜 (一 a x )3 4 、 “ 3 ntn- -n d k +rn (2 )3 (k2 ntnz) = (i一 弩 3an -ntnkv(n )e ,(n ) r 2 一 ， n z k p (n ) + e p (n ) ll 刀皿n 二 ( 卜 l一3l7 n 2rn (2as )3、 一 “ 亩 nt t(k2 + nl 2 )y ( 2 一 5 8 ) 一 13a n 2 m afkr(a )f(a )n 一 。 .， 2h, ,l , (a ) + e p (a ) ll ( 2 一 5 9 ) 1 刀 a ( _。 ，:丫 4。 :_ 。 :( ， 一 u 一 r n / (20 3 5 m苍 灭 万 不不 .下 , l l 几下 ， jr/ r _a ， 丫 u 一 才) 12 m s k e (, )e f (h ) 一 ， s 之 in k p ( ) . +( ) ( 2 一 6 0 ) 1 4 1 : 2 三 m s rr o ( 2 一 6 1 ) 、 。 (、 )、 + 喜 : ; ( ， ) 。 二 (， 、 + 丢 9 。 (二 ) ， 。 (二 。 乙 ( 2 一 6 2 ) 1 一 a n ( k 2 + m n 2 ) y2 r n 卜 a n ) 2 22 kp(n )en . p 3 ( n ) zleeee、 - 1 一 一 m n 2 2 k p ( n ) e * , ( n ) 1 一 一 mn 24 in ka (n )+ e *p(n )llm n ( 2 一 6 3 ) e n 1 一 三 丝 r n(2ir)3 rax k (k 2 2 k, (a )e + ; t n 2 ) z 了!、 一- . p 3 ( a ) 1 一 一 刀孟n 2 2 k , ( a ) e * f ( a ) 1 一 一 刀砚a 24 1n k f(a )+ e *f (a )11m a ( 2 一 6 4 ) 1 一 a x 4 l x k(k(i ) . 一 ” % ( 万) f 万 ， 一洲 了、 称 上了 、吸.12 n一诸 a矛 一 1l 产了，l.、 一一 一 一 m+ .6 2 k , ( u ) e % r ( s 1 一 一 m 三 24 ilttkp(u 份p( .m ( 2 一 6 5 ) 在以上的讨论中，为简单起见我们忽略了入 超子、2 超子的体积效应，主要是由于 迄今为止还缺少奇异强子物质方面可靠的实验测量数据，这给我们计算程序的调试 造成很大困难;另外，奇异粒子丰度 i s i i a较小的 s h m 更加稳定，其中 超子所占 比 例较小，忽略人 超子、它 超子的体积对s f l v i 性质的影响尚有一定合理性。 第二章 奇异强子物质状态方程的计算与分析 在q hd 理论的 拉氏 量 ( 2 - 1 ) 式中， 有六个参数 二 n = l ( n+ n n + n r ) = 0 . 0 , y、 二、 1 ( n+ n+ n . h 、 n , , n : 分 别 为核子、入 超 子 和日 超子 重子 数 密 度。 由 图卜 1 可以 看出 ，当y , 增 大 时， 单位重子能量逐渐减小;当 y= 0 . 5 时， s h m状态还有可能存在， 但单位重 子的 平均能量均高于正常核物质的 情况;由表1 - 1 可知， y人 y: :p 澎p , e i a ( me v) 0 . 0 qo 1 . 0 0- 1 5 . 6 5 0 . 3 3 3 0 . 0 1 . 2 3 一3 . 0 0 0 . 4 0 0o 1 . 2 6 - 1 0 . 9 2 0 . 5 0 0 . 0 1 . 2 6 - 6 . 核 子 和 八 超子的有效质量随p b 的 变化见图1 - 2 和图1 - 3 。 在p e = p 。 时， 不同y ，的核子有 效质量m * ( n )见表1 - 2 0 y、 y: m* ( n 协 ( n ) 0 . 0 0 . 0 0 . 5 4 0 . 3 3 3 0 . 0 0 . 5 9 0 . 4 0 0 . 0 0 . 6 0 0 . 5 0 0 . 0 0 . 6 1 表1 - 2 在p : = p 。 时s l i m的 核子m * ( n ) 由 表1 - 2 及图1 - 2 .图1 - 3 可以 看出， 在p b p 。 处，当y 二 增大时， 核子及n 超子 的有效质量将随之增大。 1 4 0 j 20580 /， /2 长 /乡 子 几二 二 _一 分 一厂 了 / 才 李勺芝廷山 一 一一 一 一 一 ( _ -一- .分一 一 _ 钾 妇 一一一 一 - 川刃 不二 -一 _ _ _ _ f一一 _ 6040200如 22 . 53 sr下 1.，了了1 月.日 p 0 1 奇异强 子物质 p . n . 对应y = 0 . 0 ，一 一 对应y n = 0 .4 0 , - 一 对应y n = 0 . 6 0 , _ . _ _ a 的 状态方程. 一 对应y n = 0 .3 3 3 , 一 对应y n = 0 . 5 0 , _一 对应 y n = 0 . 7 5。 i s 、 、 、 、 、 ， 书 、 分、 、 飞 之 、 之 、 . 、 1日8765432 000qqqqq 乙e、2.任 ，卜 、6 之 、 、阅 味 0 . 1 22 . 5 5宁11尹 1硒了/ 魂.日 p 0i 奇 异强 子物质 p , n , n 中 核子的有 效 质 里。 对应y = 0 .0 ,- - - 一 对应y= 0 . 3 3 3 , 对应y 。 二 。 4 0 ,， - 一 对应y n = 0 . 5 0 , 对应y n = 0 .6 0 ，一 一一 对应y n = 0 . 7 5. 1 0 .9 5 飞 0 .9卜、 憔; 嗽 ， 诀入 嘴 堪 之、 ，vi5 口2. 0.850.80.750.70.650.60.55 v)e、宕.三 5气 1.j#o/ 00 . 51r :3 图1 - 3 奇异 强 子物质印， n , a 中a 超子的 有效 质里 对应y n = 0 .0 ,- - 一 对应y n = 0 . 3 3 3 , ， 一对应y n = 0 . 4 0 ，一 - - 一 对应y a = 0 .5 0 , 一 - 一 对应y n = 0 .6 0 ,一对应y n = 0 .7 5 . ，八 第二节 2 2 .1 对奇异强子物质 p , n , a ，e o一 的状态方程的计算 在5 h m中存在三 超子的必然性 在多重子体系中， 量比较小的另一对重子， 一对质量比较大的重子可以通过强衰变放出能量而转变为质 表2 - 1 列出了一些重子对的强衰变反应及放出的能量: q ( me v ) ，111砂2，扮 oo713llj 反应 1 5 6 80752823180174152232227 艺 . p 、八 n e n - a p e一 八什 互- n + 八 *三 o p e e十 斗 入 八 e斗 7 7 。 三。 八 e. yo 峥 三 a 孟 一p a八 n 0 n - a人 q p 2 0 a q n 且 八 q一 入什 它 wo q e十 *三。 旦 。 q一 e- 什 三 宣. 表2 - 1 不同b b反应及其q值 山表2 - 1 可以 看出， 除7 7 p , n 0 n - . 八八 外， 其它反应放出的能量均超过5 0 m e v , 而奇异强子物质中的单粒子势阱深度一般小于 5 0 mc v ，因此，这些强衰变反应不可 能 在s h n中 发 生， 在s l i m中 ， 只 有 e p a八( q= 2 8 me v) 三 o n - ， 八八(q 一2 3 mc v) 可能发生。 在 s l i m 中，当人 超子的所有或大部分能级被填充满后，上述两个反应的逆反应 八人 。= n可能发生，因此，s l i m 中应该存在旦 超子。 2 . 2 . 2计算结果的分析与讨论 我 们研究 s h m p , n , a , 2 0 , h - 中，当 s i / a - 0 . 3 3 3和i s i / a = 0 .6变化时的 情况，对于 s i / a = 0 .3 3 3的情况，山图 2 - 1可以看出，在 s h m 中考虑三 超子，比较 只含八 超子的情况， 降低了单位重子的能量， 饱和密度有所增加，由 此可知， 在s h m 中当奇异粒子丰度i s i / a达到一定程度时， 反应八八。= n必将发生，三 超子) ? - : s i i ll 的组成部分。 核子、a 超子、三 超子的有效质量随p ， 的 变化见图2 - 2 ,图2 - 3 ,图2 - 4 a当b s i / a确定后，的 变化， 在p h - c 附 近， 基本不改变重子的 有效质量;只 有在 p e 1 . s p 。 时，八 超子、三 超子比 例 不同 ， 重 子的 有效 质 量才 略 有不同 。 对于 s i / a = 0 .6的 悄况，由图 2 - 5可以 看出，当 不考虑7 7 超子时， s l i m 儿乎是不稳 定的，考虑反应入八、它 n后，极大地降低了单位重子的能量， s h m才有可能 稳定， 核子、八 超子、三 超子的有效 质量随p h 的 变化见图2 - 6 、图2 - 7 ,图2 - 8 。与图2 - 2 , 图2 - 3 ,图2 - 4 比较可知 ， 奇异粒子丰度的变化对重子有效质量的影响很小。 由图2 - 1 和图2 - 5 可知，当i s i / a固定时，随着y , 增加. 单位重子 能量ry a依次 降 低，由 此可见，当i s i i a固定时，三 超子的存在使s l i m更稳定。 7o60 才占 /月俨 右刀， 犷 5040加加10 李。芝廷山 5气 2.三 2 3 000 jl.尸 ;气 1.1夕5/ p 0 1 1 s 卜 a = 0 3 3 3 的奇 异强子物质, g , n , h ， _对应y a = 0 , 3 3 3 , y s = ( ) 力 ; - - - 一 对应y , = ( ) . 2 0 , y e = 0 . 0 6 6 5 , ， 4 - 一对应 y a 0. 1 1 3 , y s = 0 . 1 1 , 一一一对应y a = 0 . 0 7 3 , y a m- 1 3 e 三 一 1 的状态方程喊 乃 j.98 000.70.60.50.40.3 (n)e/(2).任 2咭. 0d q 0 . 5 2 2 . 5 3 图2 - 2 i s 卜 a = 0 .3 3 3 奇异强 子物质 p , 对应y n = 0 . 3 3 3 , y s = o .仇 n. h，三 “ ，兰 一 中 核子的 有效 质 量。 - - 一 对应y = 0 . 2 0 , y a = 0 . 0 6 6 5 , 一 对应y = 0 . 1 1 3 , y s = o . 1 丸 - - 一 一 对应y n = 0 . 0 7 3 , y s = 0 . 1 3 1 0 . 9 5 习13 1 22 . 5 ，气 1.1了矿 p 5 -0 9585766 0.j0.8;0-j0.7a0.6a v)ev).e 0 . 5 5 0 n 2 - 3 引/a = 0 .3 3 3 奇 异强子物 质勿， n . a _对应 y = 0 . 3 3 3 , y: 二 。 众 - - 一对应 y a = 0 . 2 0 , y g = 0 .0 6 6 5 , 对应y = 0 . 1 1 3 , y a = 0 . 1 1 , -一 对应 y n = 0 . 0 7 3 , y s = 0 . 1 3 . 三 “ ，三 一 中a 超子的有效 质量. 2 5 1 0 . 9 8 0 . 9 6 0 .9 4 汾 卜 22 . 5 3 5九 1.1/配甘 p 92).9.88860.8 d!q000 巴任巴.任 0 0 . 5 1 图 2 - 4 i s ( i a = 0 .3 3 3 奇异 强子物质 p , n , h 对应y a = 0 ,3 3 3 , y ; = 0 。 - - 一 对应 y a = 0 .2 0 , y = = 0 .0 6 6 5 , 三 ” ，三 一 飞 中兰 超子的 有效 质 量。 对应y a - 0 . 1 1 3 , y.=0.1七 对应 y a = 0 .0 7 3 , y = = 0 . 1 3 , 2 6 式尸尸尸丫 / 504030 / / 川 工 俨 沪 声 厂 六 i 了 ， 旅 了 / 2010 夕。芝乏山 22 . 5 3 000 jl.护 . 5矛了 1.，矛尹1 月.日 p 00 . 5 1 图2 - 5 i s 1 a = 0 .6 的 奇异 强 子物质扣， n , a ，三 ” ，三 一 的 状态 方程。 对应y a = 0 . 6 , y z = 0 。 ， 对应y a = 0 .4 0 , y s = o . 1 , 对应y a = o 久 y , - 0 . 2 , 对应 y a = o . 1 , ys = 0 . 2 5 . 2 7 ，、 、 .r卜卜卜lll几rl卜1 987 000 65 o.o. 乙e乙.e q 0 . 5 1 1 . 5 p s / p 0 2 . 5 3 432通.压 aa以q 图2 - 6 f s 1 1 a = 0 . 6 奇异强子物质 p , n , a 对应y a = 0 .6 , y ; = 0 .0 ; - - - - 一 对应y 八 = 4 . 4 0 , y e = 0 . 1 , - - 4-一 对应 y0.2, y l 0 .2 , ， - 一 对应 y a - 4 . 1 , y s = 0 _2 5 . 三 一 中 核子的有效质t. 2到 i 入 . 59585766 0.9q.:0.8d.0.7do.6d 苏任9.任 0 . 5 5 sr下 inl了k 咬.b p 00 . 5 i 2 . 53 m2 - 7 i s i /a = 0 .6 奇异 强子 物质 p , n , rt 一对应y = 0 氏y -0 .0 ; 一 - - - 一 对应 yn = 0 .1 4 , y a = 0 . 1 , - - 二 对应 y = 0 久y 2 - 0 .2 , _ . _ 对应 y a = 0 . 1 , y e = 0 . 2 5 . 三 一 中a 超子的 有效质 量。 2二 2 9 1 、 、 览 59585 9工8工7 0d0 巴任、巴.任 00 . 51 2 图2 - 8 ! 引 / a = 0 .6 奇 异 强子物 质印， n . 对应y a = 0 .6 , y e = 0 .0 ; - - 一 对应y a = 0 . a 0 , y s = 0 . 1 , ， 对应y a = o 又y e = 0 . 2 , - - 对应 y a = o . i , y9 = 0 .2 5 , a 口 o 3 5气 1.1子矛了 p 超子的有效质量。 加 3 1 第三节反应n n -n 的影响 我们仍采用点模型下计算 s l i m 的参数: g , ( n ) = 1 0 .4 3 , g , ( n ) = 1 3 . 3 4 , a = 0 .6 6 6 , 0 = 0 . 6 1 5 a 7 = 0 . 3 3 4 , 0 , = 0 , 3 3 7 , a 介子的质量为m ,= 5 3 2 mc v . 它们对应于p , = 0 . 1 5 6 0 f m - , e / a = - 1 5 . 6 5 m e v , m , = 0 . 5 4 m , 。另外取u , - 1 .0 0 , p 0 = 1 . 3 1 0 对于正 常核 物质， 由 于 粒子 的出 现， 在p = 1 .9 2 p 。 处， 单位里子的 平均能 量o a 出现第二个极小值 1 4 . 4 7 me v，这说明山于n 粒子的出现，正常核物质将在p = 1 9 2 p 。 存 在一 个亚 稳 态。 对于i s 1 / a = 0 .3 3 3( 图3 - 1 ) 和f s i / a = 0 .6 ( 图3 - 2 ) 的s 1 3 m , 在 不同a、三 超子比 例下均在高密度区存在另一亚稳态。 由 图3 - 1 和图3 - 2 可以 看出， 粒子的出 现降 低核子的数 密度及费 密动a k ,. ( n ) ,a 降低了单位重子的平均能量，使 s h m在较高密度区出 现第二个稳定态，即付 ，核子 数目的减少使反应 77 n 一aa向着生成芭 超子的方向进行。 由图3 - 1 和图3 - 2可以看出，三 超子的出 现降低了单位重子的平均能量e / a ,在 第二个e / a的极小值附 近这种趋势更明显，当 引/ a = 0 . 3 3 3 或 s ! / a = 0 . 6 时， 较大的 y ; 的单位里子能量e / a更低，这与不考虑八自由度的情况相同。 000 户o4q2010 息芝y山 、 八 、 二 、 、 厂 一 _ _ 000 jj.r己 .l 1 22 . 53 5先 1.j/b p 自 由 度的 s i 1 a = 0 . 3 3 3 的奇异强子物质 n, a三 “ ，兰 一 的 状 态 方 程. 桃p， 0.5酗 0 对应y a = 0 .0 , y a = 0 . 0 ; - - 一 对应y a = 0 . 3 3 3 , y a = 0 . 0 ; . . . 对应y 。 二 。 2 0 , y s = 0 .0 6 6 5 , 一 一一 对应y a = 0 . 1 1 3 , y o - 0 . 1 1 . 3 2 50408020怕 夕。邑乏山 了 扮卜 叫 一 尹沪 碑 ， 产 / d 0 . 5 1 22 . 5 3 .，气 1.1矛尸b， 口， 00旧 刁.且护 图3 - 2 考虑八自由 度的 引 兰 n ，人 ，三 气 / a = 0 .6 的奇 异强子物质 三 一 1 的 状态 方 程， 对应y - o 众y $ o 众 对应y n 司石丫 e z z o .a ; -一 一y f g y a - 0 -4 0 - y - - o 对应丫 n 阅. 2 1 丫 2 = 0 .2 . 3 3 第四节核子体积效应 考虑核子的体积效应后，各种重子与标量介子 ( 。 )场和矢量介子 ( 。)场的 祸合常数都要发生变化，原来纯粹点模型下的参数将不再适用，为此，我们在文献 1 1 5 1 1 6 1 的 两组参数基础上做了 适当 修正， 用来计算只考 虑“ 、。 两 种介子的对称性 核物质的性质。我们取以下参数: g . ( n ) - 7 .6 7 5 , g , ( n ) = 7 . 0 3 6 ,“ = 0 . 6 6 6 , 1 9 = = 0 .6 1 5 “ , = 0 .3 3 4 , 0 ， = 0 .3 3 7 .与核子半径有关的参量 a = 0 .6 2 f n -, 我们取“ 介子的质量为 m , = 5 3 2 m e v 9 们对应于正常核物质密度 p 0 - 0 . 1 4 7 2 f en ,单位重子结合能 e / a = - 1 5 .9 8 6 m e v , 核 子 有效 质量m 、 = 0 .7 8 m n u 考虑核子的体积效应后显著地改善了 核子、八 超子、宣 超子的有效质量. 在p “ p , , i s i / a = 0 .3 3 3 时， 核 子的 有 效 )fi x i n *, 约 为0 . 8 m n ， 大于 不 考 虑体 积效 应时 的 核 子有效质量，如图4 - 1 所示。 考虑核子的体 积效应后， 重子的费 密动量都将比 原来变大，核子的 费 密动量 k ( n)变化尤为显著，核子的数密度p 、( n)相对增大，它 n一人入 更易发生向兰 超子减少，八 超子增多的方向进行，由图4 - 2 和可以看出，考虑核子的体积效应后， 当( s ( / a = 0 .3 3 3 时， y n 越大， y - 越小， s t- i m单 位重子能量越低， s i m 4 越稳定， 饱和 密度 ( 约为1 . 41 .7 p , ) 也 有所 增大。 y _ = 0 . 0 时 , s i m i 单 位玺 子能 量最低 , s i 3 m最 稳 定。由图4 - 3 可以 看出 ， 当 引/ a = 0 , 6 时，y n 越大， y : 越小， s f i n 4 单位里子能量越低， s h m越稳定 ， 饱和密度( 约为1 , 72 . 2 p o ) 也有所增大 ， 但是y , = 0 . 2 , y a = 0 .2 和y= 0 . 4 , y ; = 0 . 1 时， s m u t 单位重子平均能量低于y= 0 ,6 ,y a = 0 . 0 的 情景， 由 此可见， 即便考虑核 子的体积效 应， 当! s f 从较高 时， 三 超子 成分的 存在使 s i i m更 稳定。 159585766 0.9d.:眺0.0.7a0.60. 乙三、2.任 0 . 5 5 0 1 22 . 53 考虑核子体积效 应的 引 / a = 0 . 3 3 3 的奇异强子物质 ( p , n ,八 ，三 ” ，三 一 中 核 子的 有效 质 盘 一 一一对应y n = 0 .3 3 3 , y.=1.0; 对应y n = 0 .2 0 , y s = 0 .0 6 6 5 , - - - - 一 对应y= 0 . 1 1 3 , y s = 0 . 1 1 , 一对应y n - 0 . 0 7 3 , y s