强磁场下色味锁定奇异夸克物质的性质

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自Witten提出奇异夸克物质可能是QCD的真正基态以来,夸克物质性质的研究在探索强作用物质性质和QCD相变机理等方面起着十分重要的作用。色超导夸克物质,特别是色味锁定状态的奇异夸克物质(CFL)可能有更低的能量,因而引起广泛兴趣。由于许多致密星上存在强的磁场,高能重离子碰撞中也会产生很强磁场,研究强磁场中夸克物质性质成为核物理、核天文和宇宙应用的重要课题之一。  本文在等效质量模型的框架下研究了强磁场中的色味锁定态奇异夸克物质(MCFL)的性质以及由MCFL物质构成的致密星的质量半径关系。  我们首先回顾了奇异夸克物质的研究背景和现状以及研究夸克物质的一些常用唯象模型,特别是着重介绍了与本文研究最密切的夸克-质量密度相关模型和等效质量模型包括详细热力学处理方法。然后我们将等效质量模型推广到磁场中色味锁定夸克物质并应用于研究MCFL物质的性质。我们将计算得到的MCFL物质平均重子能量分别与普通奇异夸克物质(SQM)、CFL、以及普通磁化夸克物质(MSQM)进行比较,发现在一定的磁感应强度范围内,MCFL物质要比其它状态夸克物质稳定。但如果包含磁场本身的能量贡献,则总的平均重子能量会增加。  应用得到的夸克物质状态方程,我们研究了由MCFL物质构成的致密星的质量半径关系。我们发现,有强磁场存在时,MCFL奇异星的最大质量和最大半径比磁场中无配对或者配对但无磁场夸克星最大质量都要大,但小于普通无磁化奇异星的最大质量。一般来说,MCFL奇异星的最大质量随外磁场增强而减小。
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