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脉冲星、中子星与夸克星_论文

维普资讯 http://www.cqvip.com Re iw  tc e ve Ar i l  Ch n s  u n lo   t r  Vo. 9 No 4 ieeJ r a  J Na u e o 12  .  脉 冲星 、 中子 星 与 夸 克 星  徐峰 ① 岳友 岭 ② 徐 仁 新⑧       ① ② 博 士 . 教 授 , 士生 导 师 . 京 大 学 物 理 学 院 . 京 1 0 7 ③ 博 北 北   81 0   关 键词  脉 冲星  中子 星  夸 克星  关 于 观测 到脉 冲 星 的本 质 目前 存在 两 种 看法 : 中子 星 和 夸 克 星 。本 文 简 述 了脉 冲 星 、 子 星 与 夸 克星 的相 关 的  中 研 究历 史 以及 这 些天 体 的基 本 性质 和可 能 观 测表 现 , 望 了我 国 在此 研 究方 向的发 展 前 景。 展   脉 冲 星以其 发 射有 规 律 的“ 时钟 ” 号 为典 型 特 征 。 信   它们 的密 度 高 于原 子核 密 度 , 面磁 场 住 往 达到 1 T, 表 0   自转 可快 至毫 秒 周 期 。这 些 特 点 奠 定 了脉 冲 星 在 天 文  学及 物理 学 研究 中的 重要 地 位 : 们 既是 人 们 探 索 宇 宙  它 的有 效工 具 , 是 检验 基 本 物 理 规 律 ( 也 如强 引 力场 效 应 、   微观 强相 互 作 用 性 质 等 ) 重 要 场 所 。适 逢 2 0 的 0 7年 是  脉 冲星发 现 4 0周 年 , 撰 此 文 予 以 纪 念 。 谨   如此 之 快 的 , 中子 星 莫 属 。 啊 !原 来 脉 冲星 就 是早 先  非 在理 论 上 预言 的 中子 星 。 在 3 0多年 后 人 们 才 无 意 中 在  射 电波 段 观测 到来 自中子 星 的 周 期 性信 号 。在 此 之 后 ,   关 于脉 冲星 的时 钟特 性 、 辐射 机 制 以及 中子 星 内部 结 构  等 的研 究迅 速 发 展 。在 脉 冲 星 领 域 中 , 了 He s 除 wi h因  发 现脉 冲 星 而 获 得 1 7 9 4年 度 诺 贝 尔 物 理 学 奖 之 外 ,   Hus l e和 T yo a lr由 于 利 用 脉 冲 双 星 系 统 间 接 证 明引 力  波 的存 在 于 1 9 9 3年 获 得 诺 贝尔 物 理 学 奖 。图 1表 示 了  1 脉 冲 星研 究 的历 史  让我 们 从 相 关 研 究 的 历 史 谈 起 。 1 3 9 2年 , a . Ch d  wik发 现 中子 ; 使人 们 终 于 明 白 了原 子 核 的 组 成 : c 这 原  子核 是 由质 子 和 中子构 成 的 。 同年 La d u敏 锐地 意 识  na 到 , 质量 很 大 的恒 星 内部 或许 会 出 现一 种 密 度 接 近 原  在 子核 的致 密 物质 。这种 物 质 主 要 是 由中 子组 成 , 由它 构  成 的星体 即为后 来 所称 的“ 中子 星 ” 。简单 地 说 , 中子 星  可 以形象 地 看作 一 个 巨大 的原 子 核 。 1 3 9 4年 , a d B a e和  Zwik c y对 于超新 星 的 研 究 表 明 , 中子 星 或 许 可 以 在 超  新 星爆 发 过 程 中 产 生 。然 而 , 9 9年 Op e h i r和  13 p n eme Vok f lof的计 算给 出的 中子 星 的质 量 上 限 与太 阳质 量 相  当, 但所 具 有 的半 径 仅 为 1  m 左 右 。我 们 知 道 , 体  0k 星 的 发 光 能 力 是 与 它 的 表 面 积 成 正 比 的 ; 此 当 时 最 大 的  因 脉 冲 星辐 射 的几 何 , 电辐 射从 磁极 区发射 。 射   光 学 望远 镜也 不 可能 探 测 到来 自中 子 星表 面 的热 辐 射 。   中子 星研 究 从 此 开 始 降温 , 相 关 研 究 并 未 完 全 停 止 。 但   甚 至 于 16 9 7年 , 在脉 冲星 发 现 的前 几 个 月 , a ii 讨  P cn 还 论 了旋 转 磁 化 中 子 星 的 偶 极 辐 射 为 超 新 星 遗 迹 提 供 能  源 的可 能 性 。   以 上 的 科 学 历 程 可 以 称 得 上 完 美 了 : 就 预 言 存 在  早 图 1 脉 冲 星 辐 射 几 何 示 意 图  16 9 7年 , el He s B l和 wih在 研 究 射 电 波 段 星 际 闪烁  时 意外 地 发现 了一 种 规 则 的 周 期性 信 号 , 周 期 约 为 1 其   秒 。发 射这 种 周 期 性 信 号 的 天 体 就 称 为 脉 冲 星 。这 一  事 件无 疑 是 里 程 碑 式 的 。人 们 很快 意 识 到 这 种 周 期性  起 源 于星体 的 自转 。而 在 当时 了解 的天 体 中 , 够 转得  能 ? ,0 1 ? f   的 中子 星其 实 可能 就 是 3 0多 年 后观 测 到 的脉 冲 星 。然  而 , 们 关 于 强 子 内部 结 构 的研 究 , 得 这 一 故 事 的后  人 使 续发 展 似乎 带 有戏 剧性 。强 子 是 指 参 与 强 作 用 的粒 子 ,   包 括 质 子 、 子 、 介 子 等 。 人 们 一 度 认 为 强 子 是 基 本  中   的 , 强子 分 类 的研 究使 部 分 学 者 怀 疑 强 子 可 能 是 由更  但 维普资讯 http://www.cqvip.com 自然 杂 志 2 卷 4   u 期 基 本的粒 子 组成 的 。16 9 4年 , l M a n和 Zw

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