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强子性质的研究是核物理中非常重要的课题之一,了解奇异强子的性质对奇异强子的散射态和束缚态研究都很重要,本论文就核物质中奇异强子性质的若干研究展开,主要包括超子以及K介子在核介质中的平均自由程研究,K介子光学势的动量相关性研究以及中子星内部超子-重子相互作用的超子密度相关性研究。
第一、在相对论平均场框架下首次估算了超子在有限核中的平均自由程。超子与核子的标量矢量耦合常数间有个简单比例关系,通过假设超子与核子的标量矢量复数势之间也存在同样的比例关系,从而将超子的虚部势与核子的虚部标量矢量势联系起来。得到Tlab=100 MeV时,()-40Ca的虚部势阱深度为,W()≈3.5 MeV,A-40Ca的虚部势WA()-7MeV。计算了超子入射动能Tlab:(200~800)MeV时,A,三超子分别在原子核40Ca和208pb中的平均自由程。在原子核内部,A超子的平均自由程约为2~4 fm,()-的平均自由程约为4~8 fm,有很强的能量依赖性,是随入射动能增加而缓慢减小的。
第二、在相对论平均场框架下,通过考虑K介子的内部夸克结构来研究K--核光学势的动量相关性。我们假设K--核光学势的动量相关性来自于K-介子的内部结构,认为K-介子是一个2夸克(su)系统。考虑到K-介子中的s夸克不与交换介子相互作用,会给K--交换介子的耦合顶角带来一个动量相关的“形状因子”修正,并认为K-介子的内部结构也会对衰变宽度产生类似的修正,进而得到动量相关的K--核光学势。我们计算了K-介子在核介质中的平均自由程,以及低入射动量时K--核弹性散射的微分截面。考虑到从KN散射数据提取的K-介子平均自由程数值对核物质中K-介子平均自由程计算结果的制约,我们认为比较合理的K--核光学势实部和虚部势阱深度分别为,V0~80MeV、W0~65 MeV。
第三、考虑到超子的内部夸克结构对超子-介子耦合的影响,在相对论平均场框架下首次研究了超子-重子相互作用的超子密度相关性(YDD)。在夸克层次,考虑到超子中的s(u,d)夸克不与交换介子(奇异交换介子)相互作用,会给超子-交换介子(超子-奇异交换介子)的耦合顶角上带来一个超子密度相关的因子f(pY)(f(pYY)),进而可以研究超子-核子(超子-超子)相互作用在高密奇异物质中的介质效应。利用组分夸克模型可得到各种超子的YDD参数(KY和KYY)间的比例关系,只需要确定一个超子的YDD参数即可。我们研究了取不同YDD参数(KA)时,超子-重子相互作用的超子密度相关性对中子星内部结构和性质的影响。在中子星中超子出现以后,对应超子的YDD因子f(pY)和f(pYY)随着超子密度的增大会减小对应超子的耦合常数,因此对应超子的有效质量要比不考虑超子内部结构的RMF计算结果大一些(对A超子和()超子比较明显),明显推迟了一些在比较高密度才出现的超子(()0,∑)的产生。我们的计算结果表明:考虑了超子-重子相互作用在奇异核物质中的介质效应,可以在高密度区软化中子星的状态方程,但对中子星的最大质量Mmax影响很小。