中子星内部的中子超流体 在蜜度很高 的 起作用在核力短稳强相互作用下,中子 ,这种吸引的能量量级Δ~IMev。 当时尚未发现脉量门高速定续集痛态由于 1969年:Baym等为了解释aa和Crab等年轻的脉冲星自转突然增 快现象Gch)提出了中子星内部超流涡旋状态,孑正式引 人们重视。但这只是间接证据。 2的果等g中超的限:21年 etters,106,081101(2011)
中子星内部的中子超流体 在密度很高时，当核力起作用时，在核力短稳强相互作用下，中子 间产生很强的吸引力，这种吸引的能量量级 Δ ～1MeV。 1959年: Gintzberg就预言中子星内中子流体处于超流状态。由于 当时尚未发现脉冲星(高速旋转的中子星),故未讨论观测效应。 1969年: Baym等为了解释Vala和Crab等年轻的脉冲星自转突然增 快现象（Glitch）,提出了中子星内部超流涡旋状态，才正式引起 人们重视。但这只是间接证据。 2011年：中子星的内部存在着 3P2 中子超流体的直接证据 2011年 2月发表的论文中才给出。D.Page et al. (Physical Review Letters, 106,081101(2011)
3P2中子超流体存在的直接观测证据 1990空间x望远镜 Chandra于199年对超新星遗迹 Cas a(sn1680 进行了探测 SNR Cas a的距离约为3.4Kp。利用未磁化的碳原子大气模型很好 地拟合 Cas a的热的软xray谱,表面温度为2×10K,发射星体的半 径为8-17Km。发现了银河系内最年轻的中子星(目前年龄只有33 年)。通过分析2000200年间10年的观测资料, Heinke and ho (ApJL,71,L167(2010)报道了CasA的表面温度从212×10K迅速 地下降到2.04×10K( P.S. Shtemin et al. arXiv:10120045进一步证 实。2011年2月 D Page et a指出:它可以通过从正常中子流体向 3P2超流体临界温度T0.5×10K转变的相变过程 n+n→>[Mn]+v 来较好地拟合PBF( pair breaking and formation)中微子发射过程: (PBF) AbEls erg cm.sec PBF ≈10
3P2中子超流体存在的直接观测证据 1999年 空间x-望远镜Chndra于1999年对超新星遗迹 Cas A(SN 1680) 进行了探测。 SNR Cas A的距离约为3.4 Kpc。利用未磁化的碳原子大气模型很好 地拟合 Cas A的热的软x-ray谱，表面温度为2×106K, 发射星体的半 径为8-17Km。 发现了银河系内最年轻的中子星(目前年龄只有333 年)。通过分析2000-2009年间10年的观测资料，Heinke and Ho (ApJL,719,L167(2010))报道了Cas A的表面温度从2.12×106K迅速 地下降到2.04×106K(P.S. Shtemin et al. arXiv:10120045 进一步证 实)。2011年2月,D.Page et al.指出: 它可以通过从正常中子流体向 3P2超流体(临界温度Tc0.5×109K)转变的相变过程 来较好地拟合PBF (pair Breaking and formation)中微子发射过程: n n nn + → + [ ] ( ) 7 3 1 15 8 sec 10 PBF A T erg cm A PBF PBF − − =
两种性质不同的中子超流体 自由的两个中子不可能结合成稳定的束缚态(两个核子系 统只有氚核(n-p)才存在很浅的束缚态)。但在集体效应 下(在动量空间中可能组成稳定的 Cooper对。 自旋为1/2的两个中子组成的 Cooper对有两种可能性: 1)1 So Cooper对(总自旋为0无磁矩)非常稳定。 101<p(g/cm3)<14×1014时△n(S)>0。 大部分区域Δn(S)~2MeV 1S中子超流体为各向同性类似于液态4He-He 2)3PF2 Cooper对(总自旋为1,磁矩为中子反常磁矩的两倍)。 An(PF2)M0.05MeV(0. ElgarOy et al., PRL, 77(1996)1428) (33×1014<p(g/m3)<52×1014)(pnuc=28×1014g/cm3) 3PF2中子超流体为各向异性类似于液态3He
两种性质不同的中子超流体 自由的两个中子不可能结合成稳定的束缚态（两个核子系 统只有氘核 (n-p)才存在很浅的束缚态）。但在集体效应 下(在动量空间中)可能组成稳定的Cooper对。 自旋为1/2的两个中子组成的Cooper对有两种可能性: 1) 1S0 Cooper对(总自旋为0,无磁矩),非常稳定。 1011 < ρ(g/cm3 ) < 1.4 × 1014 时, Δn ( 1S0 ) > 0。 大部分区域 Δn ( 1S0 ) ～2MeV, 1S0中子超流体为各向同性, 类似于液态4He — HeII 2) 3PF2 Cooper对(总自旋为1, 磁矩为中子反常磁矩的两倍)。 Δn ( 3PF2 ) ～0.05MeV (Ø. ElgarØy et al. , PRL,77(1996)1428) (3.31014 < (g/cm3) < 5.21014) (ρnuc=2.8×1014 g/cm3 ) 3PF2中子超流体为各向异性,类似于液态3He
质子Cope对 质子、电子与此类似。两质子之间在远距离上虽然 是库仑排斥力,但是当它们之间的距离短到 1fm(1013cm)量数时,两个质子之间就会出现 强大的核力吸引作用,其强度超过库仑排r斥力 虽然单独的两质子系统是不稳定的,但在原子核 密度下质子的系统也会因近距核力吸引相互作 用而形成质子 So Cooper对。当然由于质子间 的库仑排斥力的抵消,质子间的吸引力弱于中子 间的吸引力。因而质子1 So Cooper对的结合能 (能隙Δ远低于中子1 So Cooper对的的结合能 (能隙Δn)。近年来核物理理论计算的结果完全表 明了这一定性分析结论
质子Cooper对 质子、电子与此类似。两质子之间在远距离上虽然 是库仑排斥力，但是当它们之间的距离短到 1fm(10-13cm)量数时，两个质子之间就会出现 强大的核力吸引作用，其强度超过库仑排r斥力。 虽然单独的两质子系统是不稳定的，但在原子核 密度下,质子的系统也会因近距核力吸引相互作 用而形成质子1S0 Cooper对。当然,由于质子间 的库仑排斥力的抵消，质子间的吸引力弱于中子 间的吸引力。因而质子1S0 Cooper对的结合能 (能隙Δp )远低于中子1S0 Cooper对的的结合能 (能隙Δn )。近年来核物理理论计算的结果完全表 明了这一定性分析结论
质子超导能隙 0. ElgarOy et al.arXIV: nucl-th /9604032 V1, 23 Apr 1996) 在0020<n(m3)<0.3范围内, 或42×101<p<89x1015g/m3(取p~0.08pn) 即1.50m<p<318pmc(pmc=2.8x1014g/cm3 △S)>0 当p~52x101g/cm3=186pm)时,△("S)~0MeV 当ρ~41×1015g/cm3,质子能隙达到极大值Δp(S)~0.9Mev 质子体系是否处于超导状态? 从上述Δ(S)>0的区域相当接近于核心区域的质子系统可能 处于超导状态,但在观测上目前难以证实 △(S)>0的区域同△S)>0及△aP2)>0的区域可能不相 重 在1.5ρm<p<3.189m范围内即使出现质子超导,中子超流 区可能不与它相重
质子超导能隙 Ø. ElgarØy et al. (arXIV: nucl-th / 9604032)V1, 23 Apr 1996) • 在 0.020 < np (fm-3 ) < 0.43范围内, 或 4.2×1014< ρ < 8.9 ×1015 g/cm3 (取 ρp ~ 0.08 ρn ) 即 1.5 ρ nuc < ρ < 3.18 ρnuc (ρ nuc =2.8 ×1014 g/cm3 ) Δ p ( 1S0 ) > 0 , 当 ρ ~ 5.2 ×1014g/cm3=1.86 ρnuc)时, Δ p ( 1S0 ) ~ 0.1MeV。 当 ρ ~ 4.1 ×1015 g/cm3 , 质子能隙达到极大值 Δ p ( 1S0 ) ~ 0.9 MeV。 质子体系是否处于超导状态? • 从上述 Δp ( 1S0 ) > 0 的区域相当接近于核心区域的质子系统可能 处于超导状态，但在观测上目前难以证实。 Δ p ( 1S0 ) > 0 的区域同 Δ n ( 1S0 ) > 0 及 Δ n ( 3P2 ) > 0 的区域可能不相 重。 在1.5 ρ nuc < ρ < 3.18 ρ nuc 范围内即使出现质子超导，中子超流 区可能不与它相重