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原子核和核物质是由质子和中子组成,核子之间通过交换介子传递核力。而强子由夸克组成,夸克是自旋为1/2的费米子。夸克间通过交换胶子传递强相互作用。QCD理论是描述这种强相互作用的基础理论,它具有夸克禁闭,手征对称性的自发破缺以及在高能时夸克渐进自由的特征。但介于其在低能区域的非微扰特性,QCD的严格求解比较困难。 夸克质量密度相关(QMDD)模型是Fowler,Raha和Weiner于二十年前提出的,其基本假设是令夸克和反夸克的质量和体系的重子数密度nB成反比,并令比例因子为口袋常数B。该模型不仅可以唯象地给出夸克禁闭现象,还能够解释大块奇异夸克物质。虽然QMDD模型能给出夸克禁闭的解释,但却没有给出合理的QCD相图。 另外,夸克介子耦合(QMC)模型也是一种唯象模型,它最早由Guichon在1988年提出。在QMC模型中,核物质被认为是非交叠的MIT口袋,ω介子和σ介子组成的集合。夸克和介子的相互作用只局限于MIT口袋内部。研究表明,QMC模型能够成功描述核物质的饱和性质,有限核的性质,以及讨论不对称核物质。但它不能用来描述夸克的去禁闭相变,做超越平均场的核多体计算也有困难。 改进的夸克质量密度相关(IQMDD)模型严格计算了口袋常数B随温度下降的变化关系,夯实了夸克质量密度温度相关(QMDTD)模型的理论基础。同时在QMDD模型的基础上,引入了夸克与介子的耦合,代替了夸克禁闭的MIT边界条件,使得模型能处理夸克去禁闭相变和基于夸克与介子自由度的核多体计算问题。IQMDD模型中夸克的质量仍然是密度相关的,它的独特之处在于用夸克质量与重子数密度成反比的假设代替MIT口袋边界条件。在此之前,我们在IQMDD模型中引入了σ场,ω场与u,d夸克耦合,已成功地拟合了饱和密度下对称核物质的性质,压缩系数,核子的有效质量以及状态方程。可以发现,IQMDD模型不仅可以成功描述核物质性质,同时也给出了合理的夸克去禁闭相变温度。接下来又将模型进一步推广,加入同位旋矢量ρ介子,讨论了不对称核物质,特别是中子物质和中子星。 由于中子星中心密度几倍于饱和密度,我们试着将核物质的理论结果应用到中子星的相关性质计算中。核物质是一个静态的,均匀的理想系统,也是处理问题比较简单的系统。因此采用上述模型处理夸克和介子的运动方程时,我们引入了平均场近似。在讨论不对称核物质时,通过拟合核物质系统的饱和性质,压缩模量,饱和点处的对称能等确定夸克和介子的相关耦合常数,进而给出体系的状态方程。运用TOV方程,得出中子星的最大质量与中心密度的关系以及质量-半径关系。之前的工作中,在确定ρ介子耦合系数时,仅局限于饱和点处的对称能值,得出其常数解。然而,对称能的高密度处的行为一直是丰中子核物理的讨论热点,因此在研究中子星物质时应该考虑其影响。同时,与对称核物质系统相比,ρ介子耦合系数有可能影响不对称核物质系统状态方程的软硬程度,进而影响中子星的最大质量及相关性质。 这篇工作以此为切入点,关注近年来对称能的高密度处的行为,并考虑到非线性的耦合势存在高密度的稳定问题,令ρ介子耦合系数密度相关,从而进行上述计算。研究给出了比常数情况更小的中子星的最大质量。因此可以得出结论,对称能的密度依赖对中子星的性质是有影响的,研究也是有一定意义的。 这篇论文由两部分组成:第一章介绍了相关的物理量的概念,以及所用的IQMDD模型。第二章考虑密度相关的对称能对中子星相关性质的影响。