[论文解读] 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 5

一句话总结

本文通过在相对论平均场理论中引入一个矢量同位旋标量介子（delta介子，a₀(980)）研究中子星，探讨其对致密物质的影响。引入delta场会使状态方程变硬，显著提高质子分数，并增加中子星的最大质量，同时通过将对称能约束为30 MeV以保持与实验数据的一致性。

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.

研究动机与目标

• 研究同位旋矢量标量介子（delta介子）在致密中子丰富物质中的作用。
• 利用30 MeV的实验核对称能数据约束delta介子的耦合强度。
• 评估delta场对状态方程和中子星结构的影响。
• 确定delta介子如何影响质子分数和中子星的最大质量。

提出的方法

• 采用显式包含同位旋矢量标量delta介子场的相对论平均场理论。
• 使用与Bonnd核子-核子势相容的delta介子耦合常数范围。
• 在核对称能E_s = 30 MeV的约束下，计算beta稳定中子星物质的状态方程。
• 在平均场近似下求解标量、矢量和同位旋矢量标量介子的耦合运动方程。
• 计算中子星性质，包括质子分数、每重子能量及最大质量。
• 对比有无delta场的结果，以分离其影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 同位旋矢量标量delta介子的引入如何影响中子星物质中的质子分数？
• RQ2 delta介子耦合对状态方程刚度有何影响？
• RQ3 delta场如何影响中子星的最大质量？
• RQ4 delta介子耦合在多大程度上改变了致密物质中的每重子能量？
• RQ5 是否能通过约束同位旋区参数使delta介子耦合重现30 MeV的实验核对称能？

主要发现

• 随着delta介子耦合强度增强，中子星物质中的质子分数显著提高。
• 由于delta场的存在，每重子能量略有上升。
• 随着delta介子耦合增强，状态方程变得略微更硬。
• 随着delta介子耦合增强，中子星的最大质量增加。
• 当同位旋区参数被适当地约束时，该模型成功重现了30 MeV的核对称能。