[論文レビュー] Neutron Stars in Relativistic Mean Field Theory with Isovector Scalar Meson

S. Kubis, M. Kutschera+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 1998

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、相対論的平均場理論に等スピンベクトルスカラー中間子（デルタ中間子、a₀(980)）を追加することで、高密度物質におけるその影響を調査する。デルタ場の導入により状態方程式が硬くなり、陽子分率が顕著に増加し、最大中性子星質量も上昇する。対照的に、経験的データと整合性を保つために、対称性エネルギーは30 MeVに制約される。

ABSTRACT

We study the equation of state of beta-stable dense matter and models of neutron stars in the relativistic mean field theory with the isovector scalar mean field corresponding to the delta-meson [a_0(980)]. A range of values of the delta-meson coupling compatible with the Bonn potentials is explored. Parameters of the model in the isovector sector are constrained to fit the nuclear symmetry energy, E_s=30 MeV. We find that the quantity most sensitive to the delta-meson coupling is the proton fraction of neutron star matter. It increases significantly in the presence of the delta-field. The energy per baryon also increases but the effect is smaller. The equation of state becomes slightly stiffer and the maximum neutron star mass increases for stronger delta-meson coupling.

研究の動機と目的

• 等スピンベクトルスカラー中間子（デルタ中間子）が高密度の中性子豊富物質に与える役割を検討すること。
• 経験的核対称性エネルギー30 MeVを用いて、デルタ中間子結合を制約すること。
• デルタ場が状態方程式および中性子星構造に与える影響を評価すること。
• デルタ中間子が陽子分率および最大中性子星質量に与える影響を特定すること。

提案手法

• 等スピンベクトルスカラー中間子場を明示的に含む相対論的平均場理論を用いた。
• ボン核子-核子ポテンシャルと整合するデルタ中間子結合定数の範囲を用いた。
• 核対称性エネルギー E_s = 30 MeV の制約下で、β安定中性子星物質の状態方程式を計算した。
• スカラー、ベクトル、および等スピンベクトルスカラー中間子の運動方程式を平均場近似で解いた。
• 陽子分率、バリオンあたりエネルギー、最大質量を含む中性子星の性質を計算した。
• デルタ場を含む・含まない場合を比較し、その効果を分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 等スピンベクトルスカラー中間子の導入が、中性子星物質における陽子分率にどのように影響するか？
• RQ2 デルタ中間子結合が状態方程式の硬さに与える影響は何か？
• RQ3 デルタ場は中性子星の最大質量にどのように影響するか？
• RQ4 デルタ中間子結合は、高密度物質におけるバリオンあたりエネルギーにどの程度変化をもたらすか？
• RQ5 経験的核対称性エネルギー30 MeVを再現できるように、デルタ中間子結合を制約できるか？

主な発見

• デルタ中間子結合が強くなるほど、中性子星物質における陽子分率が顕著に増加する。
• デルタ場の存在により、バリオンあたりエネルギーがわずかに増加する。
• デルタ中間子結合が強くなるにつれ、状態方程式がわずかに硬くなる。
• 強いデルタ中間子結合に伴い、最大中性子星質量が増加する。
• 等スピンセクターのパラメータを適切に制約すれば、モデルは核対称性エネルギー30 MeVをうまく再現できる。