О блокировках  |  На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/d.151463.html

статья Астрономы отыскали "недостающее звено" в эволюции миллисекундных пульсаров

Максим Борисов, 24.05.2009
Нейтронная звезда с аккреционным диском (слева) питается веществом звезды-компаньона (справа). Рисунок Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF с сайта www.nrao.edu

Нейтронная звезда с аккреционным диском (слева) питается веществом звезды-компаньона (справа). Рисунок Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF с сайта www.nrao.edu

Международной группе астрономов удалось обнаружить уникальный объект - тесную двойную звездную систему, представляющую собой своего рода "недостающее звено" в эволюции миллисекундных пульсаров. В число авторов, среди которых ученые из США, Австралии, Канады и Нидерландов, входит и российский астрофизик.


Комментарии
User pointofnoreturn, 24.05.2009 10:51 (#)

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕЙТРОННЫХ ЗВ. Кроме малых размеров и колоссальных плотностей вещества нейтронные звезды имеют еще две важные особенности: быстрое вращение и сильное магнитное поле. Нейтронные звезды вращаются быстро отчасти ещё и потому, что имеют малые размеры. Кл-ция NS учитывает такие параметры как: 1) возраст радиопульсара: молодые и старые радиопульсары (старые пульсары, в отличие от молодых, могут очень быстро вращаться, но могут и замедлиться); 2) наличие или отсутствие у нейтронной звезды близкого спутника в виде нормальной маломассивной звезды, с к-рой на нейтронную звезду может перетекать вещество (одиночные нейтронные звёзды и входящие в составТДС); 3) наличие или отсутствие мощного радиоизлучения (радиопульсары и радиотихие нейтронные звёзды); 4) ск-ть вращения радиопульсара
5) возможность ( или отсутствие таковой) регистрации мощного радиоизлучения радиопульсара из нашей части В. 6) наличие или отсутствие мощного и постоянно пульсирующего рентгеновского излучения (рентгеновские пульсары и прочие нейтронные звёзды; этот параметр связан с первым); 7) причина отсутствия мощного радиоизлучения, если оно отсутствует.
8) наличие или отсутствие редких, но необычайно мощных рентгеновских вспышек (аномальные рентгеновские пульсары, или магнитары) Проще всего классифицировать NS , полагаясь на физический смысл различий между ними. Что же касается всех возможных сочетаний параметров, то носители не всех таких сочетаний наблюдались к настоящему времени далеко не все.Вопросов пока гораздо больше ответов…Соласно этой классификации ( она получится довольно грубой) можно нейтронные Зв. разделить на: 1)ДВОЙНЫЕ РАДИОПУЛЬСАРЫ - это такие же радиопульсары, но входящие в состав двойной системы. К началу 21 в. были известны только два таких объекта. Они интересны тем, что дают возможность подробно их изучать: измерять массу нейтронных звёзд, наблюдать их прецессию, проверять тонкие эффекты, предсказанные общей теорией относительности (например, излучение гравитационных волн). Наблюдения за первой двойной системой пульсаров (PSR B1913+16) проведены в 1974 г. Так было открыто сокращение орбиты этой пары, как можно вполне предположить, с излучением гравитационных волн (Р.А.Халс и Дж.Х.Тейлор) Скорость вращения пульсаров связана с их возрастом, что позволяет говорить о молодых и старых пульсарах. МОЛОДЫЕ ПУЛЬСАРЫ, как считается, не могут вращаться свыше 60 оборотов в секунду, хотя найден объект с 62 оборотами, причём очень молодой (4000 лет) и к тому же изначально делавший 150 оборотов. 2)РАДИОПУЛЬСАРЫ - это нейтронные звёзды, с почти идеальной периодичностью испускающие импульсы в радиодиапазоне. Излучение осуществляется в виде двух сравнительно узких лучей со стороны магнитных полюсов, обычные радиопульсары х-ся относительно большим периодом вращения, и наиболее известным из таких объектов является пульсар Крабовидной туманности. Это единственный известный в Нашей Галактике пульсар, связанный с туманностью. Он возник при взрыве сверхновой в 1054 г. и в настоящее время имеет период вращения в 33 миллисекунды, т.е. его частота составляет 30 оборотов в секунду.В большинстве своём радиопульсарами являются одиночные нейтронные звёзды, хотя примерно 1% их может входить в состав двойных систем. Кроме того, отдельные пульсары могут обладать спутниками иного рода. В 1991 г. у одного из пульсаров (PSR B1257+12 ) была открыта система из двух-трёх экзопланет, причём речь идёт о планетах меньше Юпитера. 3)РЕНТГЕНОВСКИЕ ПУЛЬСАРЫ – есть члены ТДС, и там компаньён-это должна быть нормальная Зв. С этой нормальной звезды на нейтронную звезду постоянно перетекает вещество, к-рое разгоняется в мощном гравитационном поле и после удара о поверхность нейтронной звезды светится в рентгеновском диапазоне. Вещество падает по спирали и, кроме того, из-за мощного магнитного поля нейтронной звезды выпадает на поверхность только вблизи магнитных полюсов т.к. такое выпадение вряд ли является равномерным и, кроме того, может происходить не точно у полюса вращения (например, при его несовпадении с магнитным полюсом) ., то вращение звезды приводит к наблюдаемым пульсациям рентгеновского излучения 4)МИЛЛИСЕКУНДНЫЕ ПУЛЬСАРЫ - это, как следует из названия, объекты с особенно большой скоростью вращения. Их противопоставляют обычным пульсарам. Они всегда являются членами тесных двойных систем, и успели раскрутиться до больших скоростей за счёт газа, утекающего со спутника и падающего по спирали. Так, например, известен пульсар со скоростью вращения 667 оборотов в секунду. Миллисекундные пульсары-это старые пульсары, но не все “ старики” вращаются быстро , для большинства характерно замедление вращения. 5)Одиночные нейтронные звёзды, если они не относятся к категории пульсаров , заметить довольно трудно. Но на рубеже тысячелетий одну такую звезду удалось наблюдать. Она быстро двигалась, поглощая по пути межзвёздный газ, в результате чего чуть-чуть светилась в рентгеновском диапазоне .Кроме того, в некоторых остатках сверхновых рентгеновская аппаратура видит точечные источники излучения. Вероятно, это молодые и горячие нейтронные звёзды, не ставшие радиопульсарами. Особая и не до конца изученная категория нейтронных звёзд - это магнитары (иногда это слово пишут через "е" - магнетары). 6)РАДИОТИХИЕ НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ - это противоположность радиопульсарам. Пульсирующего излучения может не быть из-за изначально медленного вращения звезды (одиночной или в широкой системе), так как в этом случае не возникнет мощного магнитного поля. По той же причине пульсации может не быть у СТАРОГО ПУЛЬСАРА, успевшего в значительной степени "затормозить". Такие бывшие пульсары называются ПОТУХШИМИ, и их должно быть примерно в тысячу раз больше, чем "работающих". Их очень трудно обнаруживать. 7)http://www.astronet.ru/db/msg/1222008/magnetar.jpg.html МАГНИТАРЫ - это нейтронные звёзды с магнитным полем очень мощным . Магнитары отличаются от обычных пульсаров более длинным периодом вращения (например, 8 с), испусканием более мощного рентгеновского излучения, как правило в магнитарах радиоизлучение по идее должно отсутствовать, но исключения из таких правил всё же наблюдались, очень мощными вспышками гамма-излучения, смещённостью от центра родительской сверхновой звезды. Вероятно, в момент образования магнитары очень быстро вращались вокруг оси, в результате чего возникло мощное самоусиливающееся магнитное поле. Временами магнитное поле прорывает тонкую твёрдую железную кору звезды, и тогда во время звёздотрясения выделяется много энергии. Существование магнитаров было предсказано в 1992 г., а в 1998 г. первый объект подобного рода был открыт [Магнетар взорвался, 1999], по другим данным, это 4-й открытый магнитар [Кувелиоту и др., 2003]. 27 августа 1998 г. произошёл всплеск гамма- и рентгеновского излучения, он зашкалил ( в буквальном смысле этого слова) приборы нескольких искусственных спутников Земли. Всплеск был зарегистрирован также станцией "Near", находившейся вблизи орбиты Марса, и станцией "Ulysses", сближавшейся тогда с орбитой Юпитера. Это, как полагают некоторые авторы, тряслась нейтронная звезда SGR 1900+14 в созвездии Орла. 8)Молодые нейтронные звезды образуют очень неоднородную популяцию. Это и радиопульсары, и магнитары (источники мягких повторяющихся гамма-всплесков и аномальные рентгеновские пульсары), и «Великолепная семерка», и неотождествленные источники, обнаруженные гамма-детектором EGRET, и компактные источники в остатках сверхновых ... "Великолепная семерка" - это семь радиотихих близких одиночных нейтронных звезд, открытых спутником РОСАТ. Первый объект, звезда Волтера, был открыт в 1996 г. То что это одиночная близкая нейтронная звезда стало ясно практически сразу по экстремально большому отношению рентгеновского потока к оптическому. Но природа излучения долго оставалась неясной. В настоящее время полагают, что это молодые (моложе одного миллиона лет) одиночные нейтронные звезды с сильным магнитным полем (1013 — 1014 Гаусс). Об этом можно почитать здесь : http://arxiv.org/abs/0801.1143 http://www.astronet.ru/db/msg/1181107 http://arxiv.org/abs/astro-ph/0610593 http://plusnews.ru/dx/17406.aspx
9) Странные и кварковые звёзды(strange quark star). Считается, что такие звёзды занимают промежуточное место между нейтронными звёздами и чёрными дырами. Кварковые звёзды могут оказаться настолько плотными, что излучённый ими свет может двигаться по орбите вокруг такой звезды. Кроме того, пока не ясно, является ли переход вещества в кварковое состояние обратимым. Другими словами, неизвестно, перейдёт ли кварковая материя в нейтронную при уменьшении давления? Э ( http://www.scientific.ru/journal/news/0802/aph300802.html- здесь будут подробности http://plusnews.ru/dx/17425.aspx ).. . Странные звезды имеют уравнение состояния, отличное от нормальных НЗ. Это проявляется, в частности, в меньших радиусах при той же массе компактного объекта. Таким образом измерения массы и радиуса объекта могут позволит определить его природу. Пачинским (2001) была предложена идея определения массы этого объекта с помощью микролинзирования.Ещё один признак, странные Зв. не могут сбоев в периоде вращения , если СКМ стабильна, то пульсары, у к-рых есть сбои должну будут отждествляться с нейтронными Зв , метастабильными относительно конверсии в странные Зв. или в ВН. http://xxx.itep.ru/abs/astro-ph/0204159 http://chandra.harvard.edu/resources/illustrations/neutronstars_4.html Neutron Star/Quark Star Interior. Смысл классификации н.з. заключется , в том , что при наблюдении за ними это , в какой-то степени помагает понять и охарактеризовать не только их природу, но и дальнейшую эволюцию, хотя,информация о н. з. от той чёткости,к-рая присуща классификациям,ещё очень далека, поэтому любая классификация может иметь очень приблизительный характер. Проще всего классифицировать NS , полагаясь на физический смысл различий между ними. Несмотря на то, что ,начиная с момента открытия первого пульсара, было получено довольно много интересной инф,знания по теоретической физике(и в астрофизике, в том числе и по н.з.),как и возможности современной астрономии продвинулись намного вперёд, вопросов в данном случае пока ещё больше , чем ответов.… ..…. Расчёты эволюции периода вращения: Периоды вращения –это самые хорошо изученные параметры н.з.На начальные периоды н.з. могут оказывать влияние , т.н. т-моды , связанные с генерацией грав. волн . Выделяют четыре основные стадии эволюции н.з.: 1)Эжектор;
2) Пропеллер,
3)Аккретор и
4)Георотор Типичными представителями эжекторов яв-ся радиопульсары.Но стадия радиоизлучения заканчивается раньше эжектиции. На стадии Пропеллера –аккреция невозможна из-за наличия быстровращающейся магнитосферы.На стадии Георотора радиус магнитосферы настолько большой , что вещ-во не захватывается н.з. гравитационо .Конкретное состояние н.з. будет определяться соотношением между четырмя характерными радиусами :1) радиус светового цилиндраR1=c/w;2)радиусом гравитационного захвата Rg=2MG/v(2);3) радиусом остановки R^ и4) радиусом коротации Rco=(GM/w(2))(1/3).Здесь М- масса н.з., с- скорость света, омега малая ( w) – частота вращения v(2)=v(2 )бесконечность +cs, сs- скорость звука , а v бесконечность это скорость н.з. относительно МЗС.Соотношение между радиусами составляют два критических периода :Ре и Ра, разделяющих различные стадии эволюции н.з.Эти периоды определяют по ф-лам:Ре=2п(2k+/c(4))(1/4)( мю(2)/vM)(1/4),R1<Rg; Pa=2(3/14)п(GM)(3/7)( мю/М)(3/7) R^<Rg Если p<Pe то н.з. находится на стадии энжекции , если Ре< р<Ра, то это стадия пропеллера,если p>Pa Rst<Rg то это стадия аккреции,если р> Ра, ноRst>Rg то аккреция невозможна, образуется геоподобная магнитосфера .Замедление вращения нз. На стадии георотора похоже на замедление во время стадии пропеллера.На стадии Энжектора эволюция н.з. определяется потерей энергии на излучение :р=(8п(2)R(6)/3с(3)I)(B(2)(t)/p),где R- это радиус н.з., I- момент инерции ,В=мю/ R(3)- магнитное поле.На стадии пропеллера н.з. замедляется из-за передачи углового момента окружающему вещ-ву: dIw/dt=(k+)*( мю/R^(3). Множитель k+ будет различным в разных моделях и он ещё может зависеть от частоты вращения н.з.На стадии аккретора на н.з. действует два момента сил: dIw/dt=Ksd+K turb, Ksd=-(k+)*( мю/Rco(3) . Здесь Ksd- тормозящий момент сил , а K turb момент сил, к-рый возникаеи из-за того МЗС может сльно турбулировать , действие последнего момента сил очень случайно и непостоянно , оно может , как замедлять вращение н.з., так и ускорять.Можно переоценить или недооценить замедляющий момент , потому , что детали передачи энергииокружающей среде.Если эта формула применима , то аккреция должна быть существенно дозвуковой и темп аккреции будет значительно ниже , чем определяется по ф-ле Бонди. Во время эффективной аккреции , соответствующей ф-ле Бонди, темп уноса углового момента будет меньше.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 11:24 (#)

Очень важным достижением в наблюдении пульсаров , может служить подверждение предсказаний ОТО, т.е. измерение постньютоновских поправок к динамике движения двух нейтронных звёзд в ТДС. Принципиальный внутренний недостаток гравитационной теории И. Ньютона( эта теория используется до сих пор, созданная И. Ньютоном ещё в XVII- веке , т.е. она вполне достаточна для очень многих( пусть и не для всех) задач современной астрофизики и , разумеется ,для большинства задач современной космонавтики), к-рый был известен и её создателю ,это “дальнодействие ” грав. силы, в результате размер В. делался конечным( и у В. обозначался “центр”). Ну соотнести ОТО с теорией гравитации И. Ньютона, это приблизительно также получиться , как максвеловскую электродинамику поставить против закона Кулона, например. Ну основная часть работы по созданию обеих теорий СТО и ОТО пренадлежит преимущественно Э. ( так же , как теория И. Ньютона,хоть и является обощением физики предшествовашей и современной Н., тоже есть в ,основном , Ньютоновской теорией, не думаю, что история “через лупу” добавляет к этому факту хоть что-то новое, поэтому , настоятельно прошу , не надоедать разными глупостями). Ну просто немного посравниваем:Э. придавал важное значение принципу эквивалентности , этот постулат по –большей степени относится к СТО, но именно этот постулат стал трамплином для построения ОТО. Ну точную формулировку этого принципа можно запомнить если рассмотеть физику Ньютона.Т. Н. базируется на ряде гипотез: 1)пространство и время являются четырёхмерным многообразием 2)Имеется скалярная величина t=const, т.е. время по Н. абсолютна, гиперповерхности t=const есть трёхмерные эвклидовы пространства. Это последнее предположение значит , что в каждом прострастве t=const cуществуют декартовые координаты координат( не знаю у кого какая программа была в школе, но это сведения из ср. школы, т.е. , как бы переведено на русский), там , как мы помним , ничего не говориться о связи между этими системами для различных значений t.Такая связь будет устанавливаться первым законом динамики : PartI: в отсутвии гравитации частицы совершают свободное движение, оно достигается в том идеализированном случае, когда никаких других видов взаимодействия между ними не существует, т.е. пренебрегают другими видами взаимодействия. PARTII: Здесь рассматриваются различные ИСО, в пространстве- времени существуют такие координатные системы , для к-рых t есть одна из систем координат, свободное движение в данном случае будет характеризоваться так: dx(2)/dt(2)=dy(2)/dt(2)=dz(2)/dt(2)=0- отсюда , как раз и получиться геометрическая формулировка : движение частиц соответсвует мировой линии пространства-времени , по- другому , кривой пересекающей по одному разу каждую гипотетическую t=const.Первый з-н Н. можно превести теперь так:”имеется преимущественное семейство мировых линий , к-рое соответствует этому свободному движению . т.о. в пространстве –времени появляется симметрия, (т.е. симметричная аффинная связанность) интегрируемая , мировые линии являются по отношению к ней геодезические линии ”. Ну эта формулировка ложиться в основу СТО больше даже чем в ОТО. Согласно принципу эквивалентности, никакими наблюдениями, используя любые законы природы, нельзя отличить ускорение, создаваемого однородным полем Т., от ускорения движущейся системы координат. В однородном гравитац. поле можно добиться равенства нулю ускорения всех частиц, помещенных в данную область пространства, если рассматривать их в системе координат, свободно падающей вместе с частицами. Такую систему координат представляют мысленно в виде лаборатории с жесткими стенками и находящимися в ней часами. Ситуация в ОТО усложняется тем, что движение частиц происходит под действием гравитации, там частицы будут двигаться с ускорением. Затем идёт закон эквивалентности масс (Принцип равенства гравитационной и инертной масс- т.е. масса покоящегося и ускоренно движущегося тела равны). Принцип эквивалентности можно перевести так: ”масса тела пропорциональна гравитационному заряду”. Ну разные эксперементы это подтверждают(.Эксперементальная проверка принципа эквивалентности:mи=mгр, а точнее постоянство соотношения mгр/mи для различных тел, напр.,опыты Этвша-Дики, лабораторные эксперементы выполненные Брагинским и Планарёвым, там как раз и использовалась методика Дике для измерения относительного ускорения масс платины и алюминия в грав. поле Сол go=0.62 cм/с(2), ну там массы укреплялись на коромысле крутильного маятника с суточным периодом , к-рая должна быть отлична от 0 при разном ускорении масс к Сол….Ну ещё есть эффект Нордтветда , проверка эквивалентности mи и mгр на уровне энергии гравитационного взаимодействия в лабораторных условиях практически невозможна .Отношение внутренней грав.энергии к полной тела радиуса а очень мало : delta~ Gm(2)/ amc(2)=Gm/ac(2)</~10(-25) cм/a-это для тел лабораторных размеров .Но на космических объектах это вполне логично .Ну например, такая пара , как Земля и Луна…..). И принцип движения по геодезически линиям ( если не считать принцип эквивалентности непосредственным постулатом ОТО то это второй её постулат и третий, если его отнести к ОТО): - он вытекает из принципа эквивалентности масс, если они эквивалентны дру другу то в выражении для ускорения тела, на к-рое действуют лишь гравитационные силы, обе массы сокращаются. Поэтому ускорение тела, а следовательно, и его траектория не зависит от массы и внутреннего строения тела. Если же все тела в одной и той же точке пространства получают одинаковое ускорение, то это ускорение можно связать не со свойствами тел, а со свойствами самого пространства в этой точке.Гравитационное притяжение по ОТО:Ну в релятивиском случае в отличие от “классического” (ньютоновского ), где сила гравитации определяется массами взаимодействующих сил , всё значительно сложней , потому, что источником грав. поля будет являться сложная величина , имеющая 10-различных компанент ,это называется тензор энергии-импульса тела , ну если сравнить с электромагнитным полем , то источником последнего является электромагнитный ток , яв-ся четырёхмерным вектором и имеющий 4-компаненты.И ещё что?Ну время в ОТО не является константой. .Как это известно, одним из первых , классических тестов ОТО является измерение перигилия Меркурия.Замкнутые элептические орбиты есть специфика нерелятивиского движения в притягивающем потенциале 1/r, а в ОТО орбиты планет незамкнуты( ну пусть хоть кто-то с места скажет, что это не так). Из простых соображений размерности можно ожидать , что поворот перигилия за один оборот будет составлять: <p>тильда~rg/R ,R-есть радиус орбиты и результат расчёта по ОТО для орбиты , близкой к круговой буде равен: тильда=3пrg/R. Ну и при радиусе орбиты М, R~0.6x10(8)км,это создаст 43’’ в столетие, это снимает , как раз существовашее расхождение .Так, для пульсара PSR B1913+16 Тэйлором и Халсом помогло детально проверить ОТО, т.к. релятивиские эффекты отражаются на временных интервалах, с к-рыми происходит излучение пульсарами электромагнитных импульсов…. В 2008 году у J0737-3039 наблюдалась( была зафиксирована)аномальная прецессия оси вращения пульсара под действием сильного поля тяготения своего соседа. Наблюдаемый эффект, известен как прецессия, был предсказан самим Эйнштейном примерно 90 лет назад, но до этого момента не было такого эффектного , абсолютно однозначно совпадающего по предсказанию наблюдения. Согласно ОТО, два массивных тела, обращающихся рядом, должны вызывать искривление пространства, достаточное для cмещения оcи, вокруг к-рой они вращаются. Как следствие такого смещения, сами тела начнут колебаться. Именно эти колебания на протяжении четырех лет измеряли аcтрономы во время затмений пульсара А. Когда сигнал от одного из пульсаров на пути к Земле проходит в непосредственной близости от другого пульсара, сильное искривление пространства-времени и замедление хода времени в окрестности последнего вызывает задержку прохождения сигнала до 90 миллисекунд… РЕЛЯТИВИСТСКАЯ аберрация. Быстродвижущиеся частицы — например, электроны — испускают лучи прежде всего в направлении своего движения. Если наблюдать за ними под определенным углом зрения, это излучение кажется особенно интенсивным.Эффект Шапиро также впервые наблюдался в PSR B1913+16, ещё Халсом и Тейлором , в течение уже первых месяцев наблюдений был измерен поворот периастра орбиты пульсара в 36000 раз больше чем скорость известного смещения перигелия орбиты Меркурия в Солнечной системе. Это дало возможность определить суммарную массу компонент двойной системы…Эффект впервые наблюдался в вышеупомянутой системе PSR B1913+16 и с точностью до 0,2 % совпал с предсказаниями ОТО,он заключается в изменение орбиты, в уменьшениипериода обращения. Также в подобных системах из-за огромной скорости движения пульсара по орбите можно наблюдать и другие релятивиские эффекты , в частности замедление хода времени на движущемся теле иГКС( грав. красное смещение). Гравитационное красное смещение, это возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим (по модулю) гравитационным потенциалом ф , чем источник, объяснится гравитационным замедлением времени. ... Эффект Шапиро –отклонение и запаздывание электромагнитных волн в гравитационном поле, из-за этого эффекта в поле тяготения электромагнитные сигналы идут дольше, чем в отсутствие этого поля. В гравитационном поле световые лучи движутся не по прямолинейной, а по криволинейной траектории, поэтому время их движения несколько увеличивается. Величину эту можно измерить с помощью радиолокационного эха. ТАЙМИНГ, или точное направление определение времени прихода сигнала , для радиопульсаров сейчас достиг такой точности , что с помощью самых стабильных пульсаров можно даже создать стандарт времени , к-рый мог бы иметь большую стабильность , чем даже современные атомные часы.А по задержке прихода радиосигнала и его поляризации можно определить параметры межзвёздной среды: электронную плотность , магнитное поле и неоднородности.Можно также зондировать непосредственные окресности радиопульсаров.. Тайминг радиопульсаров может позволить исследовать космический фон грав. волн…. .В ОТО грав потенциал не является скалярным,это отличает ОТО от грав.теории Ньютона и грав. поле вращающегося заряженного тела будет подобно электромагнитному. Поэтому все эффекты первого порядка проявляют себя ,как гравимагнитные.. . В PSR B1913+16 (http://ufn.ru/ufn78/ufn78_11/Russian/r7811a.pdf )было измерено уменьшение орбитального периода вращения составляло dP orbit/dt~-2.41x10(-12) c(-1), это может соответствовать уменьшению энергии связи за счёт излучения пульсарами грав. волн.. Одним из следствий яв-ся, то, что грав. излучение должно быть не ниже квадриупольного порядка, или более высокими мультипольными моментами(т.е. , вернее, его могут генерировать только системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами), этот факт говорит о том, что гравитационное излучение большинства природных источников направленное, что существенно усложняет его обнаружение. И хоть оно ,в сущности,пока не подтверждено(т.е. ,не было прямого наблюдения), имеется много косвенных свидетельств в пользу его существования, ну ,например, потери энергии в двойной системе с пульсаром Халса-Тейлора — хорошо согласуются с моделью, в к-рой эта энергия уносится гравитационным излучением. Ну, двойные н.з.( особенно пульсары, впрочем и магнитары тоже), могут быть объектами , где можно засечь грав. волны …А двойная звёздная система , по идее обязана излучать грав. волны . В уравнеиях движения радиальные поправки будут проявляться и в приближении , ( v/c(5)),где v- характерная скорость орбитального движения, в этих условиях ТДС будет излучать энергию и угловой момент , а полный импульс системы при этом должен оставться неизменным. Следствием грав. излучения может являтся и изменение кеплеровской орбиты. Релятивистский характер системы в данном случае будет иллюстрироваться тем фактом , что орбитальная скорость пульсара превышает 300км/с, т.е., v/c(2)~10(-3), а вся система , состоящая из двух нейтронок массой 1,4Мо имеет размеры примерно равной нашему Солу , наблюдение пульсаров ведётся давно ( с 1974г). Ну там имеет место быть основной релятивиский эффект , проявляющийся в ур. движения уже в члене порядка (v/c(2))- поворот периастра на 4град в год ( по сравнению с 42” у М.) поворот периастера обнаруживался за время наблюдения порядка 10 дней... Ещё косвенные подтверждения того, что компанеты грав. поля вполне можно продолжать считать ,аналогичны магнитному полю вращающегося заряженного тела , могут привести к ращеплению спектральных линий ,подобно тому, как это происходит при эффекте Зеемана .Про эффект Зеемана можно напостить следущее:- Это - расщепление спектральных линий под действием на излучающее вещество внеш. магн. поля. Картина расщепления существенно зависит от направления наблюдения по отношению к направлению магн. поля. В связи с этим различают продольный и поперечный 3. э. При наблюдении перпендикулярно магн. полю (поперечный 3. э.) все компоненты спектр. линии поляризованы линейно , часть - параллельно полю H(п-компонента), часть - перпендикулярно (сигма-компоненты). При наблюдении вдоль поля (продольный 3. э.) остаются видимыми лишь сигма-компоненты, однако линейная поляризация их сменяется круговой(Ну в рамках классического объяснеия( по Лоренцу): движение электрона в атоме рассматривается как гармония, колебания линейного осциллятора. По этой теории спектр. линия при поперечном 3. э. расщепляется на три компонента. Такое явление получило название нормального 3. э., а расщепление линии на большее число компонентов - аномального З.э. , полное объяснение З.э. получил на основе квантовой теории. Уровни энергии атома расщепляются в магн. поле на подуровни. Квантовые переходы между подуровнями двух уровней порождают компоненты спектр. линии. Каждый энергетич. уровень атома характеризуется механич. моментом количества движения J. Расщепление уровней обусловлено тем, что с механич. моментом связан магн. момент : мю=-мюb gj,мюb=eh/2mc(№1) где мю-магнетон Бора, a g - т.н. фактор Ланде,e, m - заряд и масса электрона.Знак минус обусловлен отрицат. зарядом электрона. Взаимодействие магнитного момента мю с полем H изменяет энергию уровня. Величина этого взаимодействия зависит от взаимной ориентации мю и НВектор J в магн. поле может иметь 2J+1 ориентации, при к-рых его проекция JH=M, где М - магнитное квантовое число. Оно принимает значения 0,+(или-) 1,+(или-) J.Столько же значений может иметь проекция мюН магн. момента мюна направление H. Поэтому уровень расщепляется на 2J+1 компонентов. Изменение энергии каждого компонента (по отношению к энергии уровня в отсутствие поля) с учётом ф-лы (1) равно: дельта мал. эпсилон=-мюнH=мюbgMH(№2) Механич. момент атома складывается из орбитального момента L и спинового момента S: J=L+S. Аналогично магн. момент мю=мю L-мюS. Величина мю L аналогична магн. моменту тока, образованного орбитальным движением электронов в атоме, и равна -мюbL с мюS всё немного по другому -сложнее, т.к. спиновый момент S связан с внутр. характеристикой электронов, а не с их движением.Из эксперементов,а также из из релятивистской квантовой теории Дирака выходит ,что мюS=-2мюbS,т.е. на единицу спинового момента приходится вдвое больший магн. момент. Т.о., полный магн. момент: мю=-мюb(L+2S) =-мюb(J+S)(№3). Мю вектор прецессирует вокруг вектора J, так что в среднем он направлен вдоль J, а его величина определяется по ф-ле (№1). Согласно расчётам на основе квантовой механики, фактор Ланде: g=1+[J(J+1)-L(L+ 1)+S(S+1)]/2J(J+1)( №4) и согласовываясь с ф-лой(№2) смещение частот компонентов линий будет равно: дельта малая v= мюbН/ h[g2M2-g1M1](5) Изменение квантового числа М определяется правилом отбора дельта М=М2-М1=0=+(или-)1.Всевозможные переходы, удовлетворяющие этому правилу, дают зеемановскую структуру линии. В общем случае значения фактора Ланде различны для верхнего и нижнего уровней, переход между к-рыми образует спектр. линию. Т.о., переходы с различными M1 дают разные сигма v даже при одинаковом дельта М...В результате получается сложная картина - аномальный 3. э. Сходная картина получается в частном случае, когда g1=g2. В очень сильном поле H связь L и S нарушается, оба вектора начинают независимо друг от друга прецессировать вокруг направления J с проекциями ML и MS. Нарушение связи имеет место в случае, когда зеемановское расщепление становится больше тонкой структуры, т.е. J-структуры уровня LS и тогда мюH=(М L+2MS)мюb (эффект Пашена-Бака,это тогда , когда происходит переход от аномального к нормальному 3. э. в сильном поле).При переходе нарушается линейная зависимость смещения от поля. Для различных линий эффект возникает при разных величинах магн. поля. Ну и этот эффект тоже имеет место быть в нашем случае, но здесь имеется ввиду немного другое.)….Гравитационный Зеемана-эффект( здесь он , как раз и будет http://jetpletters.ac.ru/ps/662/article_10312.pdf )- это аналог Зеемана - эффекта в грав. поле ) ,к-рый был предсказан русским учёным Зельдовичем, является универсальным,т.е. расщепление не зависит от конкретных св-в излучающей системы и одинаково во всём диапазоне электромагнитных волн. Линия , испущенная на полюсе с частотой омега малая( w0) расшепляется на две компанеты w0(+)- омега большая и с противоположной круговой поляризацией , ну, фотоны с левой и правой поляризацией испытывают разное красное смещение в грав. поле вращающегося грав. тела. Спин-спиновое взаимодействие ,так же, как и спин орбитальное будет существенно зависить от взаимной ориентации угловых моментов.Этот эффект помог Торну,Брагинскому и Планарёву предложить способ эксперементального определения гравимагнитного поля Земли.(Планрёв и Брагинский предсказали также спин-квадриупольное взаимодействие, спин-квадриупольный эффект состоит в возбуждении колебаний в квадриупольном механическом осцилляторе в поле вращающегося гр. тела,на орбите вокруг Земли относительная амплитуда колебаний может превысить величину 10(-10) )…Но всё таки с грав волнами всё “не так просто”, вернее просто только на теории, потому, что гравитационные волны крайне слабы: они должны излучаться при ускоренных движениях массивных тел. Но даже при движении небесных тел излучение гравитационных волн ничтожно... Если рассматривать гравитационное взаимодействие не как фундаментальное взаимодействие, а как результат флуктуаций поля, процесс можно представить так: под действием массы тела в окружающем пространстве (в вакууме) уменьшается плотность энергии нулевых колебаний поля и возникает разность давления, в результате происходит притяжение тел, т.е. со стороны тела амплитуда флуктуаций меньше. И всё таки , как бы там не было, предположение существования грав. волн не есть “игра воображения” или “математическая абстракция”, косвенно( ещё раз повторюсь) можно это наблюдать ( или этим объяснять их существование), тем, что стержень находящийся в поле грав. волны испытывает деформацию меняющуюся с её частотой( хот пример может кому-то показаться и недостаточным(?), впрочем логично ,конечно ,всегда сомневаться,это естественно и не всегда так уж и плохо характеризует “сомневающегося”, но сегодня об этом не будем ладно?...) Надо в последнем случае ещё учитывать , что масса любого предмета на нашей планете настолько мала , а движение медленны , что гравитационные волны ( излучение) в З. условиях совершенно ничтожна , поэтому очень ничтожны шансы такое излучение в З-х условиях зафиксировать. Ещё плотность энергии грав. поля в любой точке можно по своему желанию обратить в 0 выбором подходящих систем координат , полный же импульс имеет совершенно реальный физ. смысл , с учётом , что это поле быстро убывает на расстоянии ( бесконечности).Ну если вот этот двойной пульсар : PSR B1913+16, в качестве примера( там все “косвенные улики” того , что гравиволны существуют), но при том, что энергия их в данном случае огромна , но всё равно это кажется недостаточным чтоб непосредственно зарегистрировать эти волны на З. непосредственно , энергия грав. волн может черпаться здесь только из орбитального движения Зв.Падения последней приводит к уменьшению расстояния между Зв. При тщательном измерении расстояния между команьёнами этой системы показали , что это( расстояние) уменьшается на несколько метров в год ( а здесь есть согласие с ОТО). Потеря энергии ТДС засчёт грав. излучения была предположена и рсчитанна двумя русскими учёными Ландау-Лифшицем (См. “Теория поля” 40-е годы, их начало). А теперь, является ли возможное обращение в нуль грав. энергии для ОТО?. Нет(!) , ( даже если моё мнение никому не покажется таким уж компетентным( здесь я просто развекаюсь, поэтому ни на , что по отношению к себе не рассчитываю), и хуже того оно не совсем только моё, просто я из того лагеря для кого это “нет ” однозначно,хоть я и признаю своеобразный объективизм ;-)))) таких взглядов), во превых, как “ трудность этой грав теории”,это рассматривалось не только сейчас но и где-то около 75(80?) лет назад , но не только в этом дело , нет ничего уж такого “вопяще страшного ” в данном факте, это есть вывод из известного примера прехода в систему со свободно падающим лифтом ( обращение в 0 гравитационного поля), т.е. следствие принципа эквивалентности. Ещё , что здесь? Ну надо отметить ещё так называемые, кактаклизматические переменные звезд, а также некоторые ренгентовские источники умеренной светимости , к-рые представляют собой ТДС . Один из компанентов системы будет называться первичным ,это компактная Зв.( релятивиский объект, б.к., н.з., или чд), а второй компанент это маломассивная нормальная Зв., там наблюдается перенос массы с одного компанента на др. с темпом аккреции в 10(-10)Мо в год.Ещё одним важным наблюдаемым фактом может служить резкий обрыв в распределении … катаклизматических прееменных по орбитальным периодам.эти наблюдения тоже качественно и количественно сопадают с объяснением наличия грав. излучения. ……

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:50 (#)

Гравитационный Зеемана-эффект

http://jetpletters.ac.ru/ps/662/article_10312.pdf

User pointofnoreturn, 24.05.2009 11:07 (#)

НЗ-рождаются на заключительных стадиях эволюции массивных, до 10 сол. масс, звёзд в результате потери устойчивости и коллапса их ядер ( из более массивных Зв. рождаются ВН), этому процессу предшествует вспышка SN. Энергия, освобождаемая при коллапсе, по порядку величины совпадает с энергией связи н.з. Ну если речь идёт о модеи образования н.з. из SN,то можно было бы говорить о механизмах ядерных энергий, предшествующих этому прцессу.Ну, термоядерных реакциях. Попадание частиц в область действия ядерных сил явл. необходимым, но, вообще говоря, недостаточным условием протекания данной Я.р. С той или иной вероятностью Я.р. может закончиться разными путями, т.е. пойти по различным каналам. Рещультат Я.р. во многом зависит от механизма ее протекания. По механизму Я.р. подразделяются на две осн. группы: прямые Я.р. и Я.р., протекающие через составное ядро. В прямых Я.р. энергия частиц передается за короткое ядерное время ~ 10(22)с(т.е. всего лишь время прохождения реагирующими частицами расстояния, равного размеру ядра) непосредственно одному или группе из неск. нуклонов, к-рые и образуют продукты Р. Примером могут служить (p, n)- (n, p)-реакции при энергиях порядка неск. десятков МэВ. Внутри звезд характерные энергии частиц значительно меньше (</=1МэВ). При таких энергиях большинство Я.р. идет через составное Я. В процессе взаимодействия энергия постепенно распределяется между всеми имеющимися нуклонами реагирующих частиц, к-рые объединяются на промежуточной стадии Р в одно сравнительно долгоживущее (до 10-14 с) составное Я. На заключительной стадии Р составное Я с определеннной вероятностью распадается на продукты Р по одному из возможных каналов, напр.: 12C+12C.--.>24Mg*{20N+alfa+5MэВ ,23Na+p+2.24МэВ, Mg+n+2,60МэВ}
Составное Я - возбужденное ядро (24)Mg* - распадается по неск. возможным каналам, число к-рых тем больше, чем сильнее возбуждение. Вообщем ,достаточно( как я думаю) просто указать три осн. способа распада, соответствующих энергиям частиц внутри звезд. Каналы с испусканием альфа частиц и протонов примерно равновероятны, поскольку выделяемые энергии сравнимы с высотой кулоновских барьеров для вылетающих частиц. Канал с испусканием нейтрона сильно эндоэнерггетичен и поэтому обладает небольшой вероятностью (она достигает неск. % лишь при взрывном горении углерода на конечных стадиях звездной эволюции, когда темп-ра превышает 3х10(9)К) Вероятности распада составного ядра зависят только от энергии возбуждения и не зависят от способа его образования, т.к. составное Я слишком долго "живет" в ядерных масштабах времени и поэтому "забывает" историю своего происхождения. Р, идущие через составное ядро, делятся в свою очередь на резонансные и нерезонансные. Составное ядро, как и всякая квантовая система, может находится только в состояниях, характеризуемых дискретными значениями энергии (уровнями энергии). Если энергия реагирующих частиц такова, что энергия возбуждения составного ядра оказывается близкой в к.-л. его изолированному энергетическому уровню, то вероятность образования составного ядра, а следовательно и сечения Р, резко возрастают (резонанс). В этом случае скорость Р определяется теми частицами, к-рые взаимодействуют с энергией , близкой к энергии эпсилон (r) , соответствующей возникновению резонанса. Однако с ростом энергии возбуждения, а также с увеличением массовых чисел реагирующих Я резко возрастает число уровней и расстояния (по энергии) между уровнями становятся сравнимыми с их шириной. Уровни перекрываются, и зависимость сечения образования составного Я от энергии уже не имеет вид далеко отстоящих резких максимумов, а представляет собой, хотя и волнообразную, но в сремнем плавно меняющуюся функцию. В таких условиях в полную скорость Я.р. вносят вклад частицы в широком интервале энергий, Я.р. протекает нерезонансным образом( ладно в детализации и подробностях здесь смысла нет)….. Ну , короче можно сказать и так ; основным продуктом ядерных реакций является гелий. По мере того как перерабатывается всё больше и больше водорода, растёт гелиевое ядро звезды. Водород исчезает, следовательно, энерговыделение за счёт этого источника также прекращается. Но при температуре около 200 млн. К открывается ещё один путь, следуя которому гелий порождает более тяжёлые элементы, и в этом процессе выделяется энергия. ... Н.з. образуется отнюдь невсегда в результате взрыва SN( т.е.Это не единственная модель, к-рая имеет право рассматриваться). Возможен и другой механизм образования н. з. в ходе эволюции белых карликов в тесных двойных звездных системах… Перетекание вещества звезды-компаньона на белый карлик постепенно увеличивает массу белого карлика и по достижении критической массы (предела Чандрасекара) белый карлик превращается в н. з.. В случае, когда перетекание вещества продолжается и после образования н. з., её масса может существенно увеличиться и в результате гравитационного коллапса она может превратиться в черную дыру….А есть ещё ,т.н.”тихий коллапс”, когда в звёздах , с остаточной массой М>1.4Mo, не достигший стадии SN,давление вырожденного электронного газа , также не в состоянии уравновесить грав. силы и звезда сжимается до сотояния ядерной плотности . Механизм тот же, что и при взрыве сверхновой. Вообщем, в любом случае для н.з. характерен следующий диапазон 1,4Mo<M</=2.5(3.0?)Mo, но верхний предел этого диапазона , т.н. масса Оппенгеймера-Волкова пока плохо известна( выше этого предела, как предполагают, начинают образовываться ВН).Расчёты показывают , что при взрыве Зв. с массой около 2,5Мо ,останется плотное ядро с массой около 1,6Мо. ….Н. з., как известно, это самые маленькие из всех известных Зв., их радиус около 10 км( радиус Сол.7х10(5)км). Отношение размеров нейтронных звёзд составляет величину порядка 10(-5), но при такой небольшой величине массы нейтронных звёзд М имеют массу порядка массыСол.Мо и группируются около значения 1,4Мо, средняя плотность вещ-ва нейтронных Зв. ро=3М/ 4п R(3)г/см(3)7x10(14) г/см(3) и эта величина будет превышать стандартную ядерную плотность ( ro0=2,8х10(14) г/см(3) )в несколько раз…Нейтронизация также является одной из главных причин потери устойчивости достаточно массивных Зв в конце их эволюции и переходе этих Зв. в состояние грав. коллапса, в процессе к-рого н. резко увеличивается . Испускаемые в процессе н. Н. нейтрино определяют параметры мощного всплеска , нейтринного излучения, сопутствущего образованию н.з. и ч.д. Имеется предел для массы звезды, к-рая может удерживаться в равновесии плотно упакованными нейтронами. Этот предел невозможно вычислить точно, так как поведение вещества при плотностях, существенно превышающих плотность ядерной материи, недостаточно изучено. Оценки массы звезды, которая уже не может стабилизироваться за счет вырожденных нейтронов, дают значение ~ 3Mо( ну ладно может позже об этом , О’k?) .Компактность массы вещества порядка солнечной требует учета эффектов ОТО. Н. з. условно можно представить , как большое атомное ядро размером 10 км.А в центре Зв. плотность может превышать ядерную в 10-20 раз.При таких плотностях в центре Зв. возможна конденсация пионов , гиперонов и каонов.Обсуждается также возможность образования кварков, в основном странных.такие Зв. называются странными . Тело звезды в осном состоит из коры внешней и внутренней , в к-рой происходит нейтронизация вещ-ва и ядра , также внешнего и внутреннего.Количество протонов и электронов во внутренней коре и внешней части ядра будет соствалять малую часть от количества нейтронов всего несколько процентов.нейтроны и протоны обладают сверхтекучемии (сверхпроводимами ) св-ми.Надо также отметить , что гравитационная энергия нейтронной Зв. составляет заметную долю от энергии покоя Зв., Eg=GM(2)/R~5x10(53) эрг=0,2Мс(2).Возможность образования сверхплотных ядер у массивных звёзд Ландау предположил сразу же после открытия нейтрона (Дж. Чедвик, 1932).Существование нейтронок было предсказано Цвике и Бааде 1934г.Нейтронки , несмотря на то , что они малы, являются самыми активными звёздами, они излучают энергию во всём диапазоне электромагнитных волн – от радиоволн до фотонов сверхвысоких энергий больше 1тэВ.И н. з. была найдена в 1967 г.Беллом и Хьюишем- это был радиопульсар,а сейчас известно около 1500 радиопульсаров.Их периоды , т.е. частота следования радиосигнала , обладают высокой стабильностью и будет наблюдаться в диапазоне от 1,5 мс до 8,5с.Высокая стабильность и малый период будут объясняться переодичности следования импульсов в результате вращения тела , имеющего малые размеры R<5x10(7) cм. Наблюдается также постоянное увеличение периода Р радиопульсаров со временем <p>dE/dt=( 2п) (2) (I/P(3))(dP/dt) для стандартного значения момента инерции нейтронной звезды: I=10(45) г/см(3)- это будет составлять величину порядка dE/dt~ 4*10(31) эрг/с.Но быстро вращающиеся нейтронные звёзды н.з. теряют значительно большую часть энергии , т. , н., пульсар в крабовидной туманности излучает 10(38) эрг/с.Энергия , излучаемая в радиодиапазоне , будут составлять лишь малую часть энергии 10(-6) часть.Самые мощные радиопульсары излучают так же и в других диапазонах – оптическом , рентгентовском , гамма-диапазоне.мощность излучения возрастает вместе с частотой , но всёравно остётся малой величиной по сравнению с полной теряемой энергией , ну что излучает в данном случае нейтронная звезда?Ну ,кроме радиоизлучения н.з. излучают также А) мощное рентгеновское излучение и переодического , и нерегулярного. В) гамма и рентгеновские вспышки.( Anomalous X-ray Pulsars AXP) и повторяющиеся источники мягкого гамма- излучения ( Soft Gamma Repeaters SGR). Обе объединяемые группы объединяются в один класс –это магнитары.Источниками этого вида излучения яв-ся нейтронные Зв. со сверхсильными магнитными полями . порядка10(14)-10(16) Гс/ С) постоянного рентгентовского излучения , к-рое исходят из остатков взрыва SN. D)Есть радиоспокойные NS, к-рые излучают в оптическом диапазоне.
Е) Rotating Radio Transiets- RRAT нейтронки , не работающие , как устойчивые пульсары. F) Gemeni gamma-ray source, это необычное гамма- и рнтгент- излучение типа Geminga. Изучение н.з. даёт возможность решить ряд проблем в фундоментальной физике.Н.з на сегодняшний день единственный наблюдаемый объект, где макроскопическая плотность может достигать до 10(16) г/см(3), т.е. можно исследовать уравнения состояния сверхплотного вещ-ва ро>ро 0. Уравнение состояния, к-рых сейчас теоретически предложено более 10, будет определять вид зависимости М( R) массы н.з.М от её радиуса R. Ещё, например, у н.з. магнитные поля имеют значения В ~10(11-16)Гс( к этому близко критическое магнитное поле Во=m(2)c(3)/eh(3)=4х10(13)Гс, при к-ром энергия соответствующая переходу между двумя соседними уронями Ландау: heB/ mc, будет сравниваться с энергией покоя (“ массой покоя” ) электрона E0= mc(2)) , при таких полях циклотронный радиус электронов меньше боровского радиуса , атом сильно сжат в направлении перпендикулярном магнитному полю и имеет вид иглы.О том, каковы св-ва вещ-ва , образованного такими атомами , можно судить по взаимодействию поверхности н.з., где плотность вещ-ва может достигнуть 10(5) г/см(3), с её магнитосферой.; величина грав. потенциала у этих астрономических объетов довольно высока,это помогает проверке эффектов постнью тоновской физики( теории относительности), можно спокойно наблюдать эффекты ОТО.Характерные значения безразмерного грав. потенциала на поверхности н.з.Ф/с(2)=Rg/R составят 0,2-0,4(http://ufn.ru/ufn65/ufn65_7/Russian/r657f.pdf http://ufn.ru/ufn78/ufn78_11/Russian/r7811a.pdf )….Массы звёзд определяются с очень хорошей точностью в ТДС- по интенсивности излучения ,идущего с поверхности Зв., а радиусы н.з.,пока измеряют только приблизительно (неточно).Сверхтекучесть нейтронного вещ-ва можно наблюдать( вернее , “западозрить”) при сбоях вращения н.з., во время их торможения.В ряде случаев динамика сбоев хорошо объясняется отрывом сверхтекучего вихря от коры Зв.Эволюция магнитного поля , “ вмороженного ” в Зв., позволяет делать вывод о сверхпроводимости ядра Зв.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 12:24 (#)

Изучение активных н.з. помогает исследовать электромагнитные процессы…. Абсорбционные циклотронные линии в спектре некоторых рентгент. источников, так же дают величину магнитного поля порядка не ниже 10(12) Гс. Самая верхняя планка значения магнитного поля н.з. не выше 10(18) Гс, здесь энергия магнитного поля уравняется с гравитационной энергией Eg . ....... Взаимосвязь магнитного поля и периода вращения нейтронок: активность нейтронок связана излучением , т.н., магнитно-дипольной-электромагнитной волны, т.е. электромагнитной волны , к-рые создаются вращающимся магнитным диполем, вмороженном в Зв. Идея, в данном случае, заключается в том , что вращение активной нейтронки связана с сильным магнитным полем( эта идея была высказана другим русским учёным, В. Л. Гинзбургом, сразуже после открытия радиопульсара)…, насчёт структуры этого поля, можно сказать, что обычно дипольный член поля вне н.з. играет довольно важный характер,но это только когда полностью совпадёт с реальностью , если считать , что н.з. , вращается в вакууме … и в волновой зоне присутствует достаточное кол-во плотной плазмы , то характер поля может существенно измениться. Ну, допустим наша н.з. в начале окружена только физ. вакуумом, в этом случае будет известно точное решение поля вращающейся н.з., ну, и если ещё предположить, что речь идёт о точном магнитном диполе, так и для реалистичной модели это тоже будет подходить.( Это ещё можно представить себе, как идеально проводящую вращающуся однородно намагниченную сферу).Дипольный магнитный Зв. момент m удобней всего раскладывать на составляющую m|| вдоль оси вращения омега большая и на перпендикулярную к оси вращения составляющую m+.Hy, m|| можно считать неизменной , а диполь m+ вращается и значит , что “излучает”.Независимо от деталей структуры поля вблизи ( ближняя зона) от н.з. и её поверхности , в “волновой зоне” r>>^0, здесь^0=2пс/ омега бльшая поле убывает по закону 1/r полная мощность магнитно-дипольного излучения будет равна : Lm=2/3 m+(2) омега большая (4)с(3) и мощность эта будет черпаться из уменьшения кинетической энергии вращения н.з.( это с отсутствием учёта др. потерь): К= Iомега большая (2)/2: dK/dt=I омега большая омега большая ‘=-2/3 m+(2) омега большая (4)/с(3) и : омега большая=омега большая0[1+(t+Tm)] Tm=3c(3)I( 4m+(2) омега большая0(2), время t – отсчитывается от момента омега большая= омега большая 0. Поле магнитного диполя В=Н=2m/r(3),это на магнитном полюсе , а мгнитном экваторе Н=-m/r(3), разумеется это всё справедливо для н.з. в вакууме, и ещё в том случае , когда пренебрегают грав. излучением , а при учёте грав. излучения в правую часть добовляют – Lg и получают: -Lg=-(G/45)D+(2)( омега большая(6)/с(5)~-(6G/c(5)I(2) эпсилон омега большая (6).Ну 45- это модель с наклонным ротором( на 45о), эпсилон –элиптичность , D+ автоматически появляется под действием несимметричного относительно оси вращения.При наличие у н.з. внутреннего сильного тороидального поля( магнитары) мощность гравитационного излучения может достигнуть Lg~10(38) эрг/ с, правда это , чаще всего считают маловероятным при внешнем полоидальном поле, но всё таки тоже , где-то возможно. Совместное вращение н.з. и плазмы в её магнитосфере невозможны для расстояния превышающего радиуса н.з. от оси её вращения : rc=c/ омега большая(2)=4,8х10(9)Р сек см, это потому , что при совместном твердотельном вращении при r=rc v=c, концентрации нерелятивистких электронов в магнитосфере :Hc(2)/8п~тлТ, n=ne>400/kT~4x10(12) cм(-3) и при Т~10(6)К или для релятивиских , n=nr>4x10(7)cм(-3) при kT~E~10(-5) эрг или 10МэВ, отсюда можно увидеть , что магнитное поле короткопериодичных пульсаров может увлекать довольно плотную плазму даже на расстоянии r~rc, но ( тут речь даже не идёт о долгопериодичных пульсарах) увлечение плазмы может прекратиться в любой момент, даже , когда r<<rc, т.о., r с –есть максимально характерное расстояние для пульсаров.Этот вывод согласуется с отценкой максимального размера l-излучающей области пульсара.Имульсы с длительностью сигма Р должны исходить из области l<c сигма Р, в противном случае импульс сильно размывается…. Наблюдения так же показали , что энергия , к-рая теряется вращающейся н.з.- радиопульсаром , тратиться и на образование релятивиских частиц , они называются “ пульсарным ветром.” Такие релятивиские частицы, по-видимому , питают Крабовидную туманность.Поток таких частиц составит величину 10(40) частиц в сек. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПУЛЬСАРА: Томожение н.з. обусловлено действием тока Is , протекающего по его поверхности S.Момент сил действующих при этом на н.з. будет равен: <p>K=1/c интеграл [r[IsBo(S)]]dS (Ур.А) и здесь Bo(S)- магнитное поле на поверхности н.з..Проекция на ось вращения Омега большая будет определять потерю кинетической энергии пульсаром : dEkin=-W=K омега большая=I r Омега большая Омега большая`(Ур.В), I r- момент инерции н.з., К- поворот оси вращения н.з. к магнитному моменту н.з. М, т.е. изменяется угол наклона осей х. Ну при нахождении поверхностного тока Is удобно выделить его потенциальную и вихревую части .Потенциальная часть определяется продольными токами , к-рые стекаются в магнитосферу н.з..Ну и оказалось, что тормозящий момент К определяется только потенциальным поверхностным током , он будет пропорционален плотности продольного тока io: K=-L(B(2)Омега большая (3)R(6)/c(3))io(M/Mo)(Ур.С), здесь L есть численный кофициент , близкий к 0,4-0,5 и из Ур.В и Ур.С, будет получаться, что кроме торможения , т.е. уменьшения по величине угловой частоты вращения н.з. : Омега большая `=- L(B(2)Омега большая (3)R(6)/c(3)Ir) iocos x (yp.D) в н.з.( если несколько хотябы идеализировать и упростить ситуацию, т.е. н.з. с сферической симметрией) будет происходить и регулярное увеличение угла наклона осей: sinx= (Омега большая/ Омега большаяo) sinxo , sinx`= (Омега большая`/ Омега большая) tagx и здесь хо и омега большая о- начальное значение угловой скорости и угла наклона осей , ну значение тока io у нас в данном случае будет ограничено : io</=iм(х),величина максимального тока iм будет зависеть от угла наклона осей х. Уносимая из н.з. энергия W в пределах световой поверхности слагается из двух частей: энергией переносимой потоком частиц , ускоренных потоком потенциала Ф(f) вблизи поверхности н.з. Wp и энергией переносимой электромагнитным полем Wem: <p>W=Wp+Wem= L(Bo(2)Омега большая (4)R(6)/c(3)) iocos x;
Wp= L(Bo(2)Омега большая (4)R(6)/c(3)) io betao;
Wem=L(Bo(2)Омега большая (4)R(6)/c(3)) io (cosx- betao) [yp.E] Ну здесь как раз видно, что часть энергии уносится ускоренными частицами ,хоть часть этой энергии неочень большая при бетао<<1 или если io<<1, но ускоряемые электроны всей плазмы , набирая энергию ,энергия позитронов и электронов в плазме нарастает до предела эпсилон~эпсилон м и : эпсилон м= (eI)/c^=(eBo омега большая(2)R(3)io)/^c и максимальная энергия частиц будет пропорциональна полному току I….И магнитный поток Wem полностью передаётся частицам плазмы и магнитогидродинамичным волнам . Полный поток , уносимый от н.з. энергии W будет равен энергии её торможения . Ну ещё до этого учитывалось, ( и в большей степени раньше связывалось), потеря энергии вращающегося в вакууме магнитного диполя.Там надо ометить различную зависимость от угла наклона , ну дипольные потери максимальны при ортогональных осях и полностью исчезают при хo.--.>0гр,а токовые потери , как раз максимальны в осесимметричном случае и уменьшаются при увеличении угла х. Это вполне естественно, потому, что исходной причиной потерь является генерация плазмы на разомкнутых силовых линиях , кол-во плазмы пропорционально рос и падает с ростом угла х. наиболее важным отличием токовых потерь от дипольных заключаются в том, что они пропорциональны продольному току , стекающему с поверхности пульсара : io2cosx(j|| /ic) и здесь j||- есть плотность продольного тока , а ic есть критический ток . И фактор io не превышает im,а при io.--.>im токовые потери будут одного порядка с дипольными , соответственно при io<<im токовые потери намного меньше . в частности при io=0 вращающаяся н.з. , окружённая плазмой магнитосферы, может долго не терять энергии не в зависимости от угла наклона х,физическая причина здесь заключается в том, что при отсутствии продольного тока магнитосферная плазма поляризуется таким образом, что излучение полностью подавляется.вектор Пойтинга, в таком случае, на световом цилиндре имеет компаненту ф и поток уходящей от н.з. энергии стремиться к 0. Продольный ток, через компанету io cвязан с потенциалом электрического поля Ф, к-рый определяется рождением э-п пар и поэтому именно процесс генерации плазмы на разомкнутых силовых линиях , как раз будет определять величину io,а стало быть и торможение пульсара . Ну видимо, что н.з., как из этого всего следует, может считаться( если подходить к этому строго)радиопульсаром, когда вблизи неё из вакуума генерируется е(-) е(+) плазма ,потомучто W связанно с io~ кв. кор из:Фо/Фм и Фм>/=10(13)В,потери н.з. при этом будут достаточно велики , что затрудняется наблюдение излучение , если Фо>/=10(9)-10(10)В,но такие высокие значения возникают, когда плазма генерируется из вакуума . ”..

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:20 (#)

Точно измерена масса миллисекундного пульсара( в ссылке) , надо отметить, что милисекундные пульсары считались невсегда старыми:

http://news.cosmoport.com/2006/01/19/2.htm http://www.astronet.ru/db/msg/1229198

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:23 (#)

Ну раз там о миллисекундном пульсаре, немного о нём:

Ну уже в классификации о них немного есть.В конце 1982 года в созвездии Лисички был обнаружен миллисекундный пульсар с периодом 0,00155 с. Вращение с таким поразительно коротким периодом означает, что звезда делает 642 оборота в секунду. Очень короткие периоды пульсаров послужили первым и самым веским аргументом в пользу интерпретации этих объектов как вращающихся нейтронных звезд. Звезда со столь быстрым вращением должна быть исключительно плотной. Действительно, само ее существование возможно лишь при условии, что центробежные силы, связанные с вращением, меньше сил тяготения, связывающих вещество звезды.

User pointofnoreturn, 25.05.2009 22:17 (#)

милисекундные пульсары считались всегда старыми

милисекундные пульсары считались невсегда старыми

User pointofnoreturn, 29.05.2009 23:19 (#)

http://www.allplanets.ru/mafusail.htm http://www.ioffe.rssi.ru/journals/pjtf/2003/21/p32-39.pdf

User marazm, 24.05.2009 14:17 (#)

Пульсар

Я все понял. Вот она основа основ, на шаг ближе к БОГУ.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 15:00 (#)

http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0205/0205298.pdf Те зв., в к-рых плотность вещ-ва намного больше, чем в обычных Зв. известны , как компактные объекты , в эту категорию входят w.d., нейтронки и чд. В дополнении к очень высокой плотности компактные астрообъекты характеризуются тем фактом , что ядерные реакции в недрах Зв. замедляются на столько, что они не могут противостоять силе гравитации тепловым давлением газа . Вw.d. и в н.з. действие гравитации удерживается давлением вырожденного газа, а в ч.д. сила гравитации полностью будет доминировать.Первым из открытых б.к. (w.d.)был SiriusB.Это удивительная Зв. , её эффективная тем-ра была очень высока, тогда, как масса не превышала массу Сол. и соответственно светимость превышала светимость Сол. Эридана B относится к относительно близким звёздам, и по наблюдаемому параллаксу можно достаточно точно определить расстояние до неё и, соответственно, светимость. Светимость 40 Эридана B оказалась аномально низкой для её спектрального класса -белые карлики образовали новую область на Г-Р диаграмме. Такое сочетание светимости, массы и температуры было непонятно и не находило объяснения в рамках стандартной модели строения звёзд главной последовательности, разработанной в 1920-х годах. Высокая плотность белых карликов оставалась необъяснимой в рамках классических физики и астрономии и нашла объяснение лишь в рамках квантовой механики после появления статистики Ферми-Дирака. В 1926 г. Фаулер в статье “Плотная материя” показал, что, в отличие от звёзд главной последовательности, для которых уравнение состояния основывается на модели идеального газа (стандартная модель Эддингтона), для белых карликов плотность и давление вещества определяются свойствами вырожденного электронного газа (Ферми-газа). Следующим этапом в объяснении природы W.D. стали работы Я. И. Френкеля и Чандрасекара. В 1928 г. Френкель указал, что для белых карликов должен существовать верхний предел массы, и в 1930 г. Чандрасекар в работе “The maximum mass of ideal white dwarfs ” показал, что белые карлики с массой выше 1,4 солнечных неустойчивы (предел Чандрасекара) и должны коллапсировать. Решение Фаулера объяснило внутреннее строение белых карликов, но не прояснило механизм их происхождения. В объяснении генезиса белых карликов ключевую роль сыграли две идеи: мысль Э. Эпика, что красные гиганты образуются из звёзд главной последовательности в результате выгорания ядерного горючего и предположение В. Г. Фесенкова, что звёзды главной последовательности должны терять массу, и такая потеря массы должна оказывать существенное влияние на эволюцию звёзд. Эти предположения полностью подтвердились …Для звезд с массой ниже некоторой критической гравитационное сжатие останавливается на стадии так называемого “белого карлика”. Плотность белого карлика больше 10(7) г/см(3), температура поверхности ~ 10(4)K. При столь высокой температуре атомы должны быть полностью ионизованы и внутри звезды ядра должны быть погружены в море электронов, образующих вырожденный электронный газ. Давление этого газа препятствует дальнейшему гравитационному коллапсу звезды и давление вырожденного электронного газа имеет квантовую природу. Оно возникает как следствие принципа Паули, к-рому подчиняются электроны. Принцип Паули( не путать с “ синдромом Паули”, прошу, клянусь ;-))))вовсе не одно и тоже) устанавливает предельный минимальный объем пространства, крый может занимать каждый электрон. Внешнее давление не в состоянии этот объем уменьшить. В белом карлике все электроны достигли минимального объема и гравитационное сжатие уравновешено внутренним давлением электронного газа…. Термин "черная дыра" был введен Д. Уиллером в конце 60х для обозначения "застывшей", сколлапсировавшей звезды. ВН –это ( если сильно огрубить определение)область пространства- времени , к-рая имеет огромную гравитациюБ такую, что вторая космическая скорость для тел,”стремящихся её преодолеть”( вторая космическая скорость)равна скорости света вакууме. Граница чёрной дыры есть так называемый горизонт событий. Гравитационный радиус – rg, это линейный размер, определяемый массой М гравитирующего тела. Если линейные размеры тела приближаются к rg (напр., размеры звезды при релятивистском гравитационном коллапсе), то вблизи тела в сильном поле тяготения существенными становятся эффекты ОТО, пространство становится неевклидовым , время замедляется ( Грав.потенциал ф=GM/r оказывается сравнимым по величине с квадратом скорости света (c2), т.е. ф/с(2)~1)..….НО РЕЧЬ ВСЁТАКИ ИДЁТ О НЕЙТРОНКАХ,А точнее о пульсарах.НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ПУЛЬСАРОМ.К КАКОЙ ГРУППЕ ЗВ. ОТНОСЯТ ПУЛЬСАР? Ну здесь я хочу рассматривать 3 релятивиских объекта( чд., d w и н.з.) и их , как бы между собой сравнивать ( я думаю так можно? Но упор, всё таки будет на н.з.). Короче первые в списке dw:Ну для бк(dw) характерна высокая плотность ро~10(5)г/см (3). Давление в Бк(dws) поддерживается вырожденными электронами , к-рые в значительной степени опредяляют теплопроводность . Ну у нескольких десятков б.к. наблюдались поля 10(6)-10(8)Гс. Имелись разные точки зрения на происхождения наблюдаемых полей у б.к. Одна из гипотез, эти б.к. образовались из к.г.( красных гигантов), при истечении большей части его массы . Ещё у многих б.к. наблюдалось интенсивные турбулентные конвективное течение у поверхности,эти вот течения с одной стороны разрушают магнитное поле, но с другой стороны, наоборот способствуют механизму динамо. Ну и теперь сравним:-Основным критерием при выборе кондидата в пульсар яв-ся возможность получения высокостабильного периода Р(Р~4c).Такому требованию может удовлетворить только массивный объект и компактный, например,звезда или двойная звезда , а не туманность и не плазменный сгусток.Можно предположить связь пульсаров со следующими объектами : н.з и белыми карликами.В качестве механизма , кот. обеспечивает переодичность импульсов можно предложить рассматреть пульсацию или вращение . Для невращающихся белых карликов период радиального колебания при учёте эффектов ОТО не может быть ниже 2 сек, а в случае вращающихся белых карликов период квазирадиального колебания может достигнуть 0,6 сек, а основные нерадиальные колебания имеют период , к-рый может достигать 0,2сек.Если не учитывать нерадиалных колебаний , потому , что они затухают вследствии действия грав. излучений , периоды колебания белых карликов ниже 0,2 сек можно получить только для обертонов.Периоды вращения белых карликов будут ограничены требованиями отсутствия коллапса и отсутствия сильного истечения вещ-ва из зведы. Если огрубить ситуацию ,то последние условия будут выпоняться в том случае , когда сила тяжести превзойдёт центробежное ускорение , это приводит к неравенству: GM/r0(2)> vo(2)/ ro= омега большая (2) ro, а по другому это же самое: омега большая<( GM/r0(3) )(1/2)=(4пG ро`/3)(1/2), М- масса , r0- радиус , vo(2) = омега большая r0- скорость на поверхности и ро`- это средняя плотность Зв.Отсюда период вращения будет удовлетворять условию: Р=2п/ омега большая >(3п/G ро`)(1/2) (Ур.1) и при плотности меньше 10(8) г/см(3), ну а в случае нетвердотельного вращения , особенно вблизи от полюсов , период может быть даже выше , чем в Ур.1.Для белых карликов невозможен период ниже или равный 0,1 сек, даже под сомнением то, что он может оказаться меньше еденицы.Это возможно только для короткопериодичного пульсара. Пульсары , как уже говорилось , отождествляются с н.з., т.е. это н.з.и есть;-)). Быстрое вращение радиопульсара( особенно в начале его жизни) вызывает нетолько радиоизлучение , но и ещё значительная часть энергии уходит вместе с релятивискими частицами . Из-за эмиссии электромагнитного излучения , нейтрино, частиц космических лучей и , возможно, гравитационного излучения, угловой момент вращения нейтронной Зв. будет уменьшаться, вследствии этого период пульсара будет расти. Осн. особенностью П. состоит в том, что импульсы приходят от них через определенное, характерное для каждого П. время периоды повторения испульсов P лежат в пределах от 1,56 мс до до 4,3 с. У каждого П. период сохраняется с очень высокой точностью. Пульсар можно представить себе,как намагниченный волчок ,ось вращения к-рого не совпадает с его магнитной осью .Этот объект имеет очень большую массу при маленьком размере( но это , разумеется не ВН) , да и вращающееся магнитное поле создает огромное по напряженности электрическое поле, способное разгонять протоны и электроны почти до световых скоростей.Ещё заряженные частицы,как бы зажаты сильным магнитным полем пульсара, они могут вырваться из “своей ловушки” только в пределах небольшого телесного угла около магнитной оси , при этом разгоняясь до больших скоростей.Магнитная ось н.з. не совпадает с осью ее вращения,( т.е., чаще всего не совпадает) и при вращении Зв. поток радиоволн распространяется в космосе, как луч маяка .Наблюдение за пульсаром могут дать инф. о структуре и эволюции магнитного поля н.з. и оеё динамике , по изменению скорости вращения. Характерное время затухания поля определяют с помощью отценок : тау m~ sigma r(2)/c(2), сигма – это прводимость , r- характерный размер . Для твёрдой коры при сигма~10(23)1/сек и r~10(5) см время затухания около 10(12-14) сек , а для nре- вещ-ва электронная проводимость сигма будет значительно выше , чем в коре около 10(29)1/с. А сверхпроводящем состоянии , к-рое возникает в условиях С.П.- магнитный поток затухает ещё медленней.Из-за того , что н.з. неоднородна( грубый макет –это “ слоёнка”) cложным вопросом остаётся о времени затухания на её поверхности . Интересной возможностью яв-ся исследование строения н.з. по данным о скачках и немоннотонности , замедления вращения периодов пульсаров.Нередко это связывают со звёздотрясением на пульсарах.С течением времени угловая скорость вращения н.з. уменьшается ,это проявляется в увеличении периода следования импульсов пульсара, твёрдая кора неможет поменять свою форму , поэтому и появляются звездотрясение, разломы коры приводят к изменению её формы т.о., что она принимает форму близкую к равновесной при заданной угловой скорости.Имеются определённые основания считать, что при звездотрясении и переорганизации коры момент кол-ва движения J= омега большая I –сохраняется, при таких условиях изменение угловой скорости дельта омега большая должно соответствоват и будет связанно с изменением момента инерции дельтаI. В свертекущей жидкости , при тем-рах меньше критической , может происходить только безвихревое или по другому сверхтекущее течение , свиду должно показаться что свертекучая часть н.з. вращаться не должна; эффектный момент инерции там должен раняться 0.Но даже при очень маленькой угловой скорости Омега большая с~(h/mnr(2))ln(r/a)~10(-14) c(-1)( mn- есть масса нуклона , r- “ pадиус жидкой сферы”, а~10(-12)cм- это радиус сердцевины вихревой нити , где уже жидкость уже не сверхтекуча.) во вращающейся С.Т. жидкости энергетически выгодным становится появление параллельных оси вращения вихревых нитей.вокруг каждой такой нити циркуляция скорости будет равна пh/mn, а момент количества движения пары нуклонов 2mn результате их движения вокруг нити будет : h=1,05*10(-27) эрг сек. А при Омега большая>>омега большаяс , число вихревых нитей достаточно велико , что средняя скорость вращения останется такой же , как еслиб жидкость была бы “нормальной” и число вихревых нитей на единицу площади перпендикулярно к оси вращения ,в таком случае будет : n0~2mn омегабольшая /(п h),J=I омегабольшая~Mr(2) омегабольшая~ n0hпr(2)(M/2mn),a M/2mn- это полное число пар.) Среднее расстояние между вихревыми нитями : эпсилон ~n0(-1/2)~(h/( mn Омега большая )(1/2) ~ (10(-3)/ омега большая)(1/2), во вращающееся н.з. nре- часть будет принимать участие при вращении за счёт появления совокупности вихревых нитей.Если скорость вращения не меняется , то наличие вихревых нитей внутри никак не проявиться снаружи.Но , когда меняется угловая скорость ситуация в корне поменяется.Когда имеется нормальная несверхтекущаяя жидкость , то нейтроны обмениваются импульсами с протонами и электронами очень быстро( характерное время взаимодействия 10(-15)с). Если протоны сверхпроводящи, то импульс будет передавться за счёт взаимодействия электронов с магнитным полем нейтронов и тау~10(-9)c , при сверхтекучести протонов и свертекучести нейтронов передача имульсов только в нормальных сердцевинах вихревых нитей. Суммарный объём этих сердцевин на множитель п а(2) n0~ п а(2)2mn Омега большая/ пh<10(-18), а это меньше всего объёма нейтронной жидкости , из-за этого факта время релаксации может составлять годы. Поэтому можно посчитать , что при уменьшении времени энерции коры вначале будет увеличиваться только её угловая скорость и скорость электронной и протонной жидкостей , а угловая скорость сверхтекучего нейтронного свертекучего слоя перетерпит изменение лишь за время тау~0.1-10лет.Вращение н.з опишем такими Ур: IcОмега большая `=N-[(Омега большая-Омега большаяn) Ic/ тау0], In Омега большая `n= (Омега большая-Омега большая n) Ic/ тау0 (Ур,2), здесь Ic и I n- моменты инерции коры и сверхтекучей части н.з.,N – тормозящий момент , Омега большая – угловая скорость вращения коры , а Омега большая n- это угловая скорость вращения сверхтекущей жидкости. Кора тормозится сильнее жидкой части.Ещё изменение периода вращения у пульсара можно объяснить наличием у него спутников- планет(?).Вихревая структура нейтронной жидкости , как следствие вращения ; во вращающейся свертекучей жидкости образуется симметричная решётка параллельных оси вращения квантовых вихревых нитей и эта решётка , как целое , вращается вокруг оси вращения имитируя твердотельное вращения ….. Такие вихревые решётки образуются в нейтронной сверхтекучей жидкости в Аеn и nре-фазе, каждая нейтронная вихревая нить , она характеризуется квантом циркуляции н2= пh/m2, h-это постоянная Планка, а m2-это будет масса нейтрона. А радиус нормальной нейтронной серцевины каждого вихря ,зета, совпадает с длиной когерентности нейтронной жидкости : зета2=(3п(2))(1/3)h(2) ro2(1/3)/2m2(4/3) delta2, здесь ро2- это плотность массы нейтрона , а внешний радиус нейтронного вихря b и плотность вихрей N2 будет определяться следующим видом: N2=2 омега большая/н2 и b=(н2/ 2п омега большая)(1/2).Омега большая это угловая скорость вращения н.з.Количество вихревых нитей при замедлении вращения , по идее, должно уменьшится.Но в течении некоторого промежутка времени кол-во вихрей в н.з. может быть больше равновестного значения , это будет соответствовать новому значению омега большая и тогда в вихревой структуре возникает метостабильное состояние , это соответствует локальному минимуму свободной энергии.Это метостабильное состояние может быть разрушенным посредством распада избыточного кол-ва вихрей за счёт , к-рый может передать свой момент имульса твёрдой коре.Ну ещё , что тут можно написать?Вообще-то, считается , что “ скачки ” периодов пульсаров с последующей медленной релаксацией есть общее св-во пульсаров и имеют одинаковую природу .суть этого предположения( к-рое в довольно серьёзной мере подтверждается наблюдением за большим количеством п.) .Качественно правильные описание явления скачков можно поучить уже в рамках простой двухкомпанетной модели П., суть заключается , в том , что П. состоит из нормальной и текучей компанент.В прорцессе эволюции н.з. будет терять часть энергии и момент движения и её угловая скорость тоже меньшается. .Т.о. можно заглянуть внутрь н.з. , когда наблюдаешь за “ возмущнием” периода пульсара. В ядре НЗ плотность может существенно (в несколько раз) превосходить ядерную. Это создает условия для существования свободных кварков (деконфайнмент). Такая возможность была осознана в начале 70-х годов. Первой работой, посвященной кварковому веществу была статья Бодмер (1971). Первыми работами, посвященными непосредственно кварковым звездам, были статьи Фечнера и Джосса (1978) и Виттена (1984).На эту тему выдвинуто много гипотез(это всё только гипотезы, потому, что лабраторные эксперименты говорят только о ядерных плотностях, к-рые соответствую нейтронным звездам с массой всего около половины солнечной, по всей видимости такие нейтронные звезды в природе не встречаются) вещество может оставаться нейтронным, в нем могут начать рождаться более тяжелые частицы (гипероны) или образоваться конденсат из k и п - мезонов. Конверсия нейтронной Зв. с массой ,превышающей максимальную массу странных звёзд завершается коллапсом ядраСКМ.В результате коллапса обычной Зв. образуется стабильная нейтронная Зв, гравитационно устойчивая, содержащая примесь СКМ.Время конверсии метастабильной Н.з. можно оценить так:t~10kм/ню=0,05-30час, через это время и происходит повторный грав. коллапс.СКМ в нейтронной звезде может произойти , например, через промежуточный фазовый переход в НКМ.Нейтронные всплески, к-рые регистрируются с интервалом в несколько часов при вспышке NS, могут быть отждествлены с коллапсом обычной Зв. и коллапсом ядра СКМ метастабильной Н.з.Странные Зв. могут иметь произвольно малый радиус. Минимальный радиус нейтронных и кварковых Зв. около R,10км, а период вращения Р1~2п R /c=0.2мс.Есть радиопульсары с периодом около 1-10(4)мс, а вот обнаружение пульсара с периодомP<P1- может стать прямым доказательством странных зв.Так, что поиски пульсаров сультракоротким периодом являют собой огромный интерес.

User pointofnoreturn, 29.05.2009 22:18 (#)

"Flying Spaghetti Monster";-)).Вот такое божество, во всяком случае , к этому Богу(Макаронному Летающему Монстру) это очень близко.

Главное же отличие миллисекундных пульсаров и магнитаров от обычных н.з. ( в частности пульсаров)заключено в том, как протекает их эволюция. Около 10% NS могут быть магнитарами .Магитар CXOU J164710.2-455216 Вспышка магнитара CXOU J164710.2-455216 была зарегистрирована в сентябре 2006 года, приблизительно через год после его открытия(XMM-Newton Swift.,),по одной из версий , объясняющей явление , магнитное поле внутри нейтронной звезды распрямляется подобно пружине. При этом во внешнюю кору вносятся возмущения. Кора, в свою очередь, оказывает противодействие этому, в результате чего разрушается с образованием сейсмических волн. Такие неоднородности могут привести к увеличению светимости поверхности магнитара. Часть внутренней части н.з. остаётся жидкой и может вращаться вокруг своей оси быстрее коры. Ну ещё одним примером может служить радиоизлучение рентгеновского магнитара( а это большая редкость).Ну очень долгое время считалось, что магнетары не могут испускать импульсы в радио-диапазоне,но одно из наблюдений за магнетаром выдало как раз обратную этому утверждению инф” Artist's Conception of Magnetar With Radio Beams ”( http://www.nrao.edu/pr/2006/radiomagnetar/ ) … А рождение мягких , повторяющихся гамма-всплесков у магнетаров, может быть объяснено одной, из бытующих в настоящее время теорий, к-рая позволяет описывать( объяснять) поведение аномальных источников рентгеновских лучей в настоящее время считается та, что была создана в 1992 году (Christopher Thompson , Robert Duncan), они связали вспышечную активность магнитаров с пересоединением магнитных силовых линий в их магнитосфере (так это рассматривалось первоначально) или внешней твердой коре, плавающей поверх сверхтекучего "слитка".Эта теория предполагает , что во внешних слоях н. з. нейтроны и протоны могут образовывать "нормальные" атомы (в квазизвездном центре они друг к другу большим давлением так сильно, что происходит их “объединение”. http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/magnetar.html ). Сильное магнитноеполе деформирует эти атомы на поверхности, вытягивая их в квазиполимерные нити , они покрывают всю поверхность магнитара(“релятивистское фермиевскоe море электронов , а внутри вздувшиеся”ядерные макароны , спагетти или лазанья” (nuclear spaghetti and lasagna ),ну по другому можно это так представить себе; спорданическая перестройка фрагментов с пересоединением магнитных силовых линий ( как это бывает во время вспышек на Соле),это, как раз и приводит к мощным выбросам излучения….Ну, а миллисекундные пульсары, они помимо того, что имеют очень большую плотность , относятся к группе слабонамгниченных н.з. (10(9)Гс). поэтому очень медленно тормозятся и очень долго могут сохранять способность излучать радиоимпульсы. Они чаще всего находятся в маломассивной ТДС ,нормальный компонент двойной системы заполнял свою полость Роша и там идёт процесс аккреции вещества,а малая масса означает, приводит к тому, что этот процесс может длиться миллиарды лет. За это время магнитное поле NS успевает ослабнуть из-за омических потерь в коре, а момент вращения, ускоряет ее осевое вращение до миллисекундных периодов. Следует отметить, что обычные пульсары живут несколько миллионов лет, а миллисекундные - сотни миллионов и миллиарды, т.е. “поимка” момента рождения миллисекундного пульсара –сложное дело,они наблюдаются редко.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:05 (#)

Серхтекучесть( сверхпровоимость). И НУКЛОННАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ : Сверхпроводящее состояние физики называют макроскопическим квантово-механическим состоянием. Квантовая механика, к-рой обычно пользуются для описания поведения вещества в микроскопическом масштабе, здесь применяется в макроскопическом масштабе. Именно то обстоятельство, что квантовая механика здесь позволяет объяснить макроскопические свойства вещества, и делает сверхпроводимость столь интересным явлением. (Основопологающий момент, был в начале 20века Камерлинг-Оннес, наблюдение на ртути , при Т = 4,15 К происходил переход в новое состояние, это было названо сверхпроводящее состояние, скачкообразное исчезновение сопротивления при понижении температуры ). СП не являются просто идеальными проводниками , как это считалось ещё в течение более чем 20 лет после открытия С. Существование значительно более глубокого различия между нормальным и сверхпроводящим состояниями металла стало очевидным, после того как нем. физики В. Мейснер и Р. Оксенфельд ( начало 30ггХХ века) установили, что слабое магнитное поле не проникает в глубь сверхпроводника. Особенно важно, что это имеет место независимо от того, было ли поле включено до или после перехода металла в сверхпроводящее состояние.Если бы имела бы место идеализация, т. е. проводник с исчезающе малым сопротивлением должен захватывать пронизывающий его магнитный поток…. Магнитный поток – это совокупность магнитных силовых линий, образующих магнитное поле.…Совокупность экспериментальных фактов о С. убедительно показывает, что при охлаждении ниже Тк проводник переходит в новое состояние, качественно отличающееся от нормального.затем исследуя эф. Мейснера ( в частности) Г. и Ф. Лондоны (начало 30гг прошлого столетия) пришли к заключению, что сверхпроводящее состояние является макроскопическим квантовым состоянием металла. После открытия эффекта Мейсснера стало ясно , что сверхпроводник ( например,металл) может рассматриваться , как в нормальном и в сверхпроводящем состоянии как две фазы в термадинамическом смысле этого понятия . В результате пришли к двухжиткостному подходу СП…. Соотношение к-рое это вырожает: Fn0(T)-Fs0(T)= Hem(T)/8п(Ур,1), здесь :Fn0 и Fs0- это есть плотности свободной энергии ( при отсутствии поля ), а Неm-это критическое магнитное поле , разрушающее сверхпроводимость . Дифференцирование этого выражения по Т приводит к выражениям для разностей энтропии и теплоёмкости. В согласии с двухжидкостной картиной полная плотность электрического тока в сверхпроводнике : j =js+jn(Ур.2)- гдеjs и jn- плотности сверхпроводящего и нормального токов( последний по сути неотличается от тока в нормальном проводнике), в локальном приближении : jn= сигма n (Т)Е(ур3), Е- это напряжённость электрического поля , а сигма n- проводимость “нормальной части” электронной жидкости иногда для простоты обозначают jn=0. Далее,Лондоны предложили для js уравнение ( оно называется Ур. Лондонов): rot(^js)=-1/Hc,(Ур.4)
дельта большая(^js)/дельта большая t=E(Ур.5), ^-это некоторая постоянная , а напряжённость магнитного поля Н не отличается от магнитной индукции В. Можно прийти к этим уравнениям исходя из уравнений гидродинамики для проводящей жидкости состоящей из частиц с зарядом е и массой m , имеющих скорость vs(r,t): дельта большая vs/ дельта большая t=-(vs лапласиан)vs+(e/m)E+(e/mc)[vsH]=(e/m)E- лапласиан(vs(2)/2)[vs( rot vs+(e/mc)H](Ур.6), ну это Ур. могло бы отвечать идеальной сверхпроводимости когда нет никакого магнитного поля., это вступает в полное противоречие с эффектом Мейсснера , поэтому Лондоны дополнили это условием : rot vs+(e/mc)H=0- это условие для безвихревого движения для заряженной жидкости.Затем ,надо написать: js=ens vs, ns- это концентрация зарядов при ns= const получим (Ур.7): ^=m/ens, a Ур.6 перейдёт в Ур.5. При таком подходе происходит постулирование основного Ур(ур4) Лондонов, это условие может носить квантовый характер и это можно также получить из макротеории сверхпроводимости и из микротеории сверхпроводимости , а она в близи критической температуры Тс может перейти в макротеорию сверхпроводимости .Уравнение Лондонов (4) совместно с ур. Максвелла: rotH=4п js/c(Ур.8) и при ^= const может привести к уравнениям : дельта Н-(1/ сигма(2))Н=0, дельта js-(1/ сигма(2))js=0(yp.9)
сигма(2)=mc(2)/4пе(2) ns(yp.10) из ур.9 следует , что магнитное поле Н при js затухают вглубь сверхпроводника экспоненциально ,т.е., нпр., вблизи плоской границы в параллельном ему поле Н=-Ноехр(-z/сигма), z- это расстояние до границы- , т.е., здесь представлялся эффект Мейсснера.Но это было верно , только для слабого магнитного поля… феноменологическую теорию, объясняющую поведение сверхпроводников в слабом магнитном поле — эффект Мейснера,выталкивание магнитного поля из сверхпроводящего образца).Это актуально и сейчас,для слабого магнитного поля. .Но ур. Лондона могут считаться несправедливыми в условиях нелокальной связи тока с полем…. Обощение т.Л. было сделано Г-Л. (1950), СП в сильных магнитных полях (макротеория сверхпроводимости)..В отсутствии магнитного поля сверхпроводящий переход- это переход второго рода.В общую теорию таких переходов всегда будет входить некот параметр “эта” , праметр этот не равен 0 если фаза упорядочнена и равен 0 если фаза неупорядочнена.В сегнетоэлектриках роль эты будет играть спонтанная электрическая поляризация Рs, а в случае магнетиков спонтанное намагничение Мs. ( Ф)- это есть комплексная функция , она будет играть роль некот. “эффективной волновой функции сверхпроводящих электронов” и плотность свободной энергии электронов была записана Г-Л приблизительно так:Fsн=Fso+H(2)/8п+1/2m|-ih дельта ф-(е/с) Аф(2), Fso= F n0+ a|ф|(2)+ бета|ф|(4)( ур,12) и там А- векторный потенциал поля Н= rot<b/>A,a без поля в состоянии термодинамического равновесия дельта большая Fso/ дельта большая |ф|(2)=0 и дельта большая(2) Fso/ дельта большая(2) |ф|(2) >0, тогда |ф|(2) >0 если Т<Тc и|ф|(2)=0 если Т>Tc, ас=а(Тс)=0 и бетас= бета (Тс)>0, a<0 если Т<Тc. И в пределах этого разложения по |ф|(2) предполагается( а-это альфа, b- бета): альфа=а’c(T- Tc), и b(Т)= bтs=bс: |ф|(2) тождествена|ф бесконечности|(2)= -а/ b= а’c(T- Tc)/ bс, Fso= F n0-(а(2)/2b)= F n0-(а’c(T- Tc)/2 bс)= F n0- H(2)em/8п(Ур.13). При наличие поля уравнения для ф получается при варьировании свободной энергии интеграл Fsн dV ф* это будет иметь такой вид: 1/2m(-ih лапласиан–(e/c)A)(2) ф+aф+b|ф|(2)ф=0(yp.14), а если на границе сверхпроводника вариация сигма Ф произвольная , то никаких дополнительных условий не будет вводиться в Ур. 12.Условием минимальности свободной энергии здесь будет , т.н., естественное граничное условие на границе СП.: n(-ih лапласиан–(e/c)Aф)=0( Ур.15), n- нормаль к границе.Это условие (15) относится к тому случаю когда есть граница СП с вакуумом или диэлектриком. Ур. для А при условии divА=0 в результате варьирования интеграл Fsн dV по А это будет таким: дельта А=- 4п js/c , js=(-ieh/2m) ( ф* лапласиан ф-ф лапласиан ф*)- ( е(2)/ mc)|ф|(2)А( Ур.16).Для ф* тоже получается выражение аналогичное Ур.14, но это должно быть на границе jsn=0. Решение задач о распределении поля и тока и функции ф в сверхпроводнике можно свести к интегрированию системы Ур. 14 и 16. Если считать , что Ф=Ф бесконечность есть постоянная величина, то плотность сверхпроводящего тока будет: js=-e(2)|ф бесконечность|(2)А/ mc=- e(2)nsA/mc при нормировке|ф бесконечность|(2)=ns, а применяя к этому выражению операцию rot, получили выражение Лондонов(4) ….Из Ур. Л. следует, что магнитный поток в этом случае может принимать лишь значения, кратные кванту потока Фо = hc/e*, где е* — заряд носителей сверхпроводящего тока, h — Планка постоянная, с — скорость света… Теория о сверхпроводимости электронов в металлах была разработана Бардином , Купером и Шриффером( БКШ)-1958г. Согласно с теорией БКШ, под действием фононов, часть электронов, объединяются в пары, называемые куперовские пары, куперовская пара – это несвязанное , а коррелированное состояние , имеющее отличие от состояние двухатомной молекулы , надо сказать , что спаренные частицы имеют противоположные по направлению( но равные по величине ) импульсы. Нахождение в таком состоянии позволяет парам двигаться без столкновения с решёткой и оставшимися электронами, то есть без потерь энергии … Отправной точкой в этой теории является гамильтониан следущего вида: Н= интегралф(-) а(х)((р(2)/2m)-мю)фа(х)d(in3) r-g интеграл ф(-),|,(x)ф(-)’|’ (x) ф’|’ (x) ф,|,(x) d(in3) r(Ур.1),здесь х=(r,t),фа-гезенберговский оператор уничтожения электронов со спином а-(альфа=’|’ ,|,),g- константа межэлектронного взаимодейстаия.По одинаковым спиновым индексам предполагается суммирование по одинаковым спиновым индексам . В теории сверхпроводимости появляется ненулевые аномальные средние, определяющие сверхпроводящий параметр порядка дельта: дельта (х)=g< ф’|’ (x)ф,|,(x)>(Ур.2) Тогда в приближении среднего поля гамильтониан БКШ примет простой вид: Н= интегралф(-) а(х)((р(2)/2m)-мю)фа(х)d(in3) r- интеграл [ delta(x) ф(-),|,(x)ф(-)’|’+hc] d(3)r (Ур.3).После диагонализации с помощью преобразований Боголюбова можно получить хорошо известный спектр одночастичных возбуждений щелевого типа: Н= сумма(р) кв.кор. из ((р(2)/2m) -мю)+ дельта а-р ар(Ур.4), где а-р- это оператор рождения квазичастиц...Сверхпроводимость возникает вследствии фазового перехода второго рода , типичные критические температуры Те~1-10К. При Т<Te в дисперсионном состоянии электронов возникает энергетическа щель дельта , причём Т<<Te , а величина щели: <p>дельта~kвТе. … Из уравнений Лондонов следует, что магнитный поток в этом случае может принимать лишь значения, кратные кванту потока: Фо = hc/e*, где е* — заряд носителей сверхпроводящего тока, h — Планка постоянная, с — скорость света. В 1962 Р. Долл и М. Небауэр и, независимо, Б. Дивер и У. Фейроенк (США) обнаружили этот эффект. Оказалось, что е* = 2e, где е — заряд электрона.. Явление квантования магнитного потока имеет место и в случае упомянутого выше состояния сверхпроводника 2-го рода в магнитном поле, большем, чем Нк1. Образующиеся здесь нити нормальной фазы несут квант потока Фо. Найденная в опытах величина заряда частиц, создающих своим движением сверхпроводящий ток (е* = 2e). ….В 1985(87гг) году были открыты высокотемпературные СП, для к-рых температура перехода выше 30К(40К), в нвстоящее время это такие СП, для к-рых тем-ра перехода может быть значительно выше 30К(30-100(?)К)… Ключевой вопрос для проблемыВТП является вопрос о зависимости критической тем-ры от характеристики вещ-ва .Ну в теории БКШ величина Тс связывается с шириной kвТета,энергетической области притяжения около границ Ферми, с плотностью N(o)на этой границе и с матричным элементом V потенциала взаимодействия Тс=Тета ехр(-1/^eff) и ^eff= N(o)Vф-ла[I]. Для фонного механизма СП, к-рое отвечает притяжению электронов за счёт их взаимодействия с колебанием решётки , величина Тета большая будет иметь смысл дебаевской тем-ры ТетаD.Более реалистичные теории ( напр., теория Элиашберга, теория слабой связи для среды с производной дисперсией диэлектрической проницаемости ) будут приводить к уточнению или видоизменению ф-лы[I]. Ну и результаты будут зависеть от значения лямда,безразмерной константы связи электронной проводимости с колебаниями решётки .в случае слабой связи ( где лямда намного меньше1) в ф-лу[I] подставляют : ^eff=-^mu*=-^mu/(1+muln(Ef/kвтета большая)[II], здесь мю- безразмерная константа связи кулоновского взаимодействия , Ef-энергия Ферми, а под тета большая понимают среднелогорифмическую фонноную частоту. С ростом тета большой величина Тс проходит через максимум , тем более низкий ,чем меньше лямда,если неравенство ^=/<mu,станет обязательным условием,то будет наблюдаться довольно низкая граница для Тс.Это неравенство будет следовать из выражения для взаимодействия через продольную диэлектрическую проницаемость среды эпсилон (омега малое ,к): <p>mu-^=4пе(в кв)N(o)<1/(k(в кв) эпсилон(0,к)<0 и ^>mu,это условие снимает ограничение для Тс… В случае сильной связи (^>>1)уравнения Элишберга будет Тс~(hw/kв)s.r.f.^, здесь (w)омега малая- средняя фонноная частота , а ещё ,когда^>/=1 величины лямда и тета больше не будут считаться независимыми , рост лямда приводит к смягчению фононов и уменьшению тета большого из-за экранирующего действия проводимости . Обратное влияние электронов на решётку в простейшем случае можно описать так: kвтета большаяD~hw0/(1+c^),здесь омега малая0-это псевдоатомная затравочная частота , с- константа, к-рую можно принять за единицу. Величина hw0/kв>тета большая D, в случае неслабой связи , как раз определяет верхнюю границу критической тем-ры... А теперь хотя бы немного про отличие между сверхпроводниками I и I I-рода ,ну можно написать об этом хотя бы следущее: если это представить себе виде графиков,т.е., в виде кривых, изображающих намагничивания М=- (Н)/4п , соответствует интервалу значений Н, где имеет место эффект Мейснера,до этого значения ход кривы совпадёт,а дальнейший ход кривых М (Н) для сверхпроводников 1-го и 2-го рода существенно различается. Картина разрушения сверхпроводимости магнитным полем является у этих сверхпроводников более сложной,чем у СП I-города, даже в случае цилиндрического образца в продольном поле происходит постепенное уменьшение магнитного момента на протяжении значительного интервала полей от Нк, когда поле начинает проникать в толщу образца, и до поля Нк, при к-ром происходит полное разрушение сверхпроводящего состояния. В большинстве случаев кривая намагничивания такого типа является необратимой (наблюдается магнитный гистерезис). Поле Нк часто оказывается весьма большим, достигая сотен тысяч эрстед ( Сверхпроводящие магниты) .Что же касается термодинамического критического поля Нк, то оно для сверхпроводников 2-го рода не является непосредственно наблюдаемой характеристикой. Однако его можно рассчитать, исходя из найденных опытным путём значений свободной энергии в нормальном и сверхпроводящем состояниях в отсутствии магнитного поля.Т.е, проникновение магнитного поля в сверхпроводник 2-го рода начинается уже в поле, меньшем, чем Нк, когда условие равновесия: Fc + Н( 2)к/8п = Fн. ещё нарушено в пользу сверхпроводящего состояния,здесь принимается во внимание поверхностную энергию границы раздела нормальной и сверхпроводящей фаз. В случае сверхпроводников 1-го рода эта энергия положительна, так что появление границы раздела приводит к проигрышу в энергии. Это существенно ограничивает степень расслоения в промежуточном состоянии. Аномальные магнитные свойства сверхпроводников 2-го рода можно качественно объяснить, если принять, что в этом случае поверхностная энергия отрицательна. Именно к такому выводу приводит современная теория сверхпроводимости. При отрицательной поверхностной энергии уже при Н < Нк энергетически выгодным является образование тонких областей нормальной фазы, ориентированных вдоль магнитного поля… Немаловажную роль в остывнии NS и в эволюции играет сверхтекучесть нуклонов в их недрах( ну в данном случае нас не должно интересовать, то, что происходит в металлах):. Бор, Моттельсон и Пайнс указали на некоторое сходство между структурой ядра и электронной структурой металлов , после публикации БКШ-теории, появилась статья , где говорилось , что явление сверхтекучести,может возникать в системе нуклонов , образующих атомные ядра. В частности , подчёркивалась аналогия между энергетической щелью, существующей в спектре внутренних возбуждений ядер и энергетической щелью, к-рая наблюдается в электронном возбуждении сверхпроводящих металлов . .Купперовское спаривание нуклонов может происходить под воздействием ядерного притяжения . Ожидаемая щель на много порядков выше, чем для электронов в металлах , дельта~1МэВ или Те~10(10)К. Потом наличие парных корреляций нуклонов в атомных ядрах и энергетической щели в нуклонном спектре было детально изучено и подтверждено( ну здесь нас не должно интересовать, то, что происходит в металлах) .Одним из первых, кто применил теорию БКШ к атомным ядрам был Мигдал( критическая теп-м-ра под действием ядерных сил в нейтронной материи внутренних слоёв н.з., где , как раз можно ожидать критическую тем-ру Те ~10(10)К.).. Уравнения теории БКШ, описывают симметричную материю в атомных ядрах и ассиметричную, нейтроноизбыточную ,материю в н.з.похожи, но также будут содержать ряд различий.Так в атомных ядрах спаривание происходит в синглетном состоянии нуклонной пары , тогда энергетическая щель изотропна и не зависит от направления импульса нуклона. В н.з. возможно спаривание в триплетном состоянии, а это ведёт к анизотропной щели…В середине 60х годов было уже показано , что щель крайне чувствительна к отталкивательной части потенциала и к эффективной массе нуклонов в ядерной материи , данные выводы будут справедливы и для н.з.По аналогии сверхтекучесть нуклонной материи можно сравнить со сверхтекучестью жидкого гелия 3, …в случае с Не3имеет место быть межатомное взаимодействие, ещё учесть надо также, что фермионы , к-рыми являются: нейтроны, протоны и электроны не могут конденсироваться в пространстве импульсов непосредственным образом и для того , чтоб это произошло они должны объединиться в базоны - бозе-эйнштеновский конденсат, но там будет некая общность будет учитывается то, что атомы жидкого3 Не подчиняются статистике Ферми, как Питаевский показал (59г), что под воздействием Ван-дер Ваальсовского притяжения атомы гелий-3 образуют куперовскую пару с отличным от нуля орбитальным моментомl. Вследствии волнового принципа Паули волновая функция пары антисимметрична относительно перестановки частиц , поэтому нечётным l- будет соответствовать триплетное спаривание( полный спин S=1) , а чётным соответственно синглетный...Механизм спаривания фермионов имеет место в сверхпроводниках и носит название феномена Купера. Точка фазового перехода , выше к-рого ядерное вещ-во теряет св-во сверхтекучести находится при температурах 10(10-12)К, тогда , как тепература пульсара около 10(8)К и в обеих случаях если провести аналогию с анизотропным спариванием в сверхтекущем гелием-3 с анизатропным спариванием нейтронов в ядре н.з. , то , приложима БКШ и куперовское спаривание может происходить в триплетном состоянии пары частиц с орбитальным моментом l=1,это ведёт к анизатропной щели и уравнения БКШ в этом случае сходны, там изменение характера спаривания вызывается тем обстоятельством ,что (1)S0- взаимодействия нейтронов при ядерной плотности становится отталкивательным и сиглетнное спаривание нарушается. Но в этой же области плотностей (3)Р2 и (3)F2 - тензорное взаимодействие приводит к эффективному взаимодействию и триплетном спариванию…….. Похожим( сравнимым?)образом , сильное взаимодействие между протонами тоже приводит к образованию куперовских пар и к появлению в nре-вещ-ве протонного кондесата …. Нужно отметить , что это всё определилось не сразу и разными авторами, при определении зависимости энергетической щели от плотности вещ-ва, используются разные методы расчёта и разные потенциалы нуклонного взаимодействия , например, потенциал Рейда , однопионный гауссовский потенциал , потенциал Омуры и.т.д. Через 5 лет после исследований М. появилась короткая статья Гинзбурга и Киржица, там оценивалась щель в случае синглетного спаривания нейтронов в (1)S0-coстоянии при плотности ро~10(15)г/cм(3) и получили , что дельта ~5-20МэВ. В 1964 г Гинзбург и Киржниц также предположили , что вращающаяся ядерная материя , находящаяся в состоянии сверхтекучести ,должна образовывать квантовые вихри подобно тому , как это имеет место в жидком Не-в его сверхтекучей фазе при закритичных состояниях движения, когда нормальная и сверхтекучаячасти уже не могут двигаться независимо друг от друга.Теория квантовых вихрей была развита Фейманом, показавшим , что при достаточно больших скоростях жидкий гелий должен быть пронизан квантовыми вихрями . Открыте пульсаров в 1967 г. стало катализатором для развития теории сверхтекучести в н.з.Бейм , Петик и Пайнс рассмотрели макроскопические следствия сверхтекучести нейтронов ( вращение сверхтекущей компаненты в виде квантовых вихрей ), а также сверхтекучести ( сверхпроводимости) протонов ( фрагментация внутреннего магнитного поля н.з. на нити Абрикосова- трубки с квантованным магнитным потком).Эта работа стала основой современной теории , к-рая обясняет сбои периодов пульсаров взаимодействием нормальной и текущей компаненты..Далее была работа Хоффберга, где объяснялось, что при ро> ро0 взаимодействие нейтронов в триплетном состоянии (3)Р2 яв-ся притягивательным и поэтому в ядрах н.з. невозможна нейтронная триплетная сверхтекучесть с анизотропной щелью. Затем были построены модели триплетного спаривания нейтронов в сверхсильном магнитном поле , где получилось, что триплетное сверхтекучесть с узлами щели на ферми – поверхности становится энергетически выгоднее обычной рассматриваемой триплетной сверхтекучести без узлов. При сверхтекучести протонов, в отсутсвии нейтронной , протоны переходят в сверхпроводящее состояние , а магнитное поле, как бы сигментируется, разбивается на трубки с квантованным магнитным потоком , поддерживаемым сверхпроводящим током.проводимость нормальной компаненты плазмы , описывающая затухание нормальных токов , модифицируется также, как и др. кинитические коэффициэнты , а электросопротевление нормальной составляющей плазмы ( продольное и поперечное) заметно понизится. В отсутствии магнитного поля основными переносчиками зарядов являются электроны и мюоны ,а при наличии магнитного поля движения лёгких электронов и мюонов поперёк поля достаточно эффективно замагничивается вращением этих частиц вокруг магнитных силовых линий , а вот на массивные протоны магнитное поле влияет слабо.Поэтому протоны могут заметно менять электропроводность поперёк магнитного поля . Ещё был исследован “ эффект увеличения в сверхтекущем ядре н.з.” ( этот механизм ( если он там есть) может нести сильную ответственность в эволюции магнитного поля н.з., а по утверждению некоторых авторов, мог даже быть одним из предполагаемых механизмов генерации магнитного поля в н.з.), была создана микроскопическая теория сверхтекучести в двухкомпанентной ферми системе(“эффекта увеличения сверхтекучести” в ядрах н.з). Микроскопическая теория свертекучести в двухкомпонентной ферми – системе, это система , в к-рой существуют два вида кондесата и два вида свертекучего движения.Примером ( похожим , но не идетентичным) может служить система раствора гелия-3 и гелия-4 ниже точки фазового перехода 3Не в сверхтекучее состояние .Уранение трёхскоростной гидродинамики , к-рые описывают св-ва этого раствора были получены Халатниковым , а Андрееа и Башкин дополнительно учли в этих уравнениях “ увеличение” конденсата гелия-3коденсатом гелия-4 и показали , что каждое из свертекучих движений сопровождается перносом обеих компанетов раствора.Нужно отметить , что квантовое поведение Не-3 и Не-4 очень различно; безпионовые атомы Не(4) образуют бозе жидкость , а атомы Не(3) конденсируются в ферми-жидкость , т.к. обладают Ѕ спином.Квантовое поведение двух этих жидкостей связано с тем , что в пределе тем-ры в 1К, в области их существования длины волны де-Бройля тепловое движение атомов Не сравнивается с расстоянием между атомами жидкости, схожий механизм предполагается( была и такая гиппотеза) в другой системе с двумя сверхтекучими кондсатами ; nре-фазе н.з. В результате сильного взаимодействия между собой протоны и нейтроны превращаются в квазичастицы с массами m*1 и m*2. Движение нейтронной квазичастицы будет , в таком случае, переносить кроме массы нейтронов, массу протонов. Обычно длина когерентности(2-6фм) будет значительно короче длины Лондоновского экранирования (100-300фм), т.е. в ядре ( npe)- образуется СВ II- рода . Если в ядре изначально имелось магнитное поле В, то после перехода в СВ- состояние оно разбивается на флюксоиды( нити или трубки Абрикосова)- это есть тонкие трубки магнитного поля, они параллельны исходному полю, а полное количество флюксоидов около 10(31) (В/10(12)Гс).Наличие дефектов кристалла атомных ядер во внутренней асим. коры н.з. приводит к пиннингу вихревых нитей , т.е. , если , попроще, то в.н. просто цепляются за дефектные атомные ядра в коре и за фл., при этом возможны эффекты “ проскальзывния” или ползучести . В силу эффекта сверхтекучести р вихревым движением n ( это , как раз и аналогично увеличению сверхтекущего Не(3) гелием(4)), нейтронные вихри в ядре н.з. приобретают магнитные моменты. Электроны ( они несверхтекучи) будут рассеиваеться на магнитном поле флюксоидов и вихрей, это обеспечивает жёсткую связь электронов со сверхтекучими n и р, это назывется взаимное трение .Ну также , там имеют место и др. силы, к-рые действуют на в.н. и фл., например сила Магнуса. При наличии пионного и каонного конденсатов( Тацуки и Тамагаки) настолько может сильно смешать состояние нейтронов и протонов , что может возникать триплетное спаривание квазипротонов. Сверхпроводимость в ядре будет описываться теорией Г.-Л...Возможна сверхтекучесть гиперонов в гиперонизированной nре- плазме. .Электроны и мюоны , взаимодействующие посредством кулоновских сил тоже могут переходить в сверхтекущее состояние. .. Взаимодействие нормальной и сверхтекучей компанент вещ-ва во внутренней коре звезды могут объяснять сбои периода вращения н.з( глитчи) , к-рую демонстрирую некоторые пульсары .…Сверхтекучесть оказывает влияние на теплоёмкость и нейтринную светимость н.з. и влияет на её остывание .На определённом этапе оставания( 10(2)-10(5)) лет внутренняя тем-ра н.з. может сильно зависить от критических температур перехода нуклонов в сверхтекучее состояние .Эту особенность отметили , в своё время Паж и Эпплгейт, назвав это термометрами для измерения критических температур нуклонов в несимметричной ядерной материи.А вот микроскопические расчёты этих тем-р крайне сложны, потому, что нет многочастичной релятивиской квантовой теории . к-рая могла бы адеквантно описать сильные взаимодействия разных частиц разных сортов.Но критические тем-ры можно изучить астрофиз. методом , сопоставляя расчёты с тем-рой одиночных н.з.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:40 (#)

ФИЗИКА Н.З. Основная масса вещ-ва в н.з. находится в условиях наинизшего энергетического состояния и поэтому исследования физ. св-в вещ-ва в нейтронках сводится к вычислению термодинамических функций вещ-ва при плотностях атомных ядер и выше.Массы н.з. ограничены пределом Мlim(или Мmax) ,зависящими в конечном итоге от Ур. состояния Р(ро).Ну, наиболее полные расчёты Ур. состояния, например на основании теории Бете-Бракнера-Голдстоуна и Пандарипанда приведут к значению верхнего предела массы н.з. не превышающих 2Мо. Ну попадаются работы, где имеется более высокий предел масс Пока не построена квантовая теория сверхядерной плотности . Предположительно много теоретических уравнений состояния , к-рые условно можно разделить на мягкие , умеренные и жёсткие по степени сжимаемости вещ-ва.Нижний предел массы н.з. ,это предел Чандрасекара:- При увеличении плотности вещества (р>10(6)/см(3)электроны становятся релятивистскими, их давление Р->Kp(4/3), и из уравнения гидростатического равновесия находим, что равновесие возможно только при одной массе , Mch~(ch/Gmp(4/3))(3/2)*1/мю(2)=mp(mpl/mp)(3)~Npl.Там mpl-есть планковская масса, а Npl=((mpl/mp)(3)фундаментальное число барионов в типичной звезде .......Если действию гравитации в звезде противостоит давление вырожденных нейтронов (нейтронная звезда), можно получить аналогичную предельную массу для нейтронной звезды. Если действию гравитации в звезде противостоит давление вырожденных нейтронов (нейтронная звезда), можно получить аналогичную предельную массу это предел Т.О.В.Нужно сказать , что большинство ( наиболее реалистичных) моделей строения н.з основываются на решении Ур. Толмена- Оппенгеймера –Волкова: dP/dr=(G/r(2))[ro(r)+(P(r)/c(2)][ m(r)+4п r(3)P(r)/c(2)]/(1-(2Gm(r)/rc(2)); dm/ dr=4пr(2) ro(r)-ypавнение гидростатического равновесия холодной сферически- симметричной звезды , в к-ром учитываются эффекты ОТО. При этом давление Р( r) и плотность ро(r) должны быть связаны уравнением состояния Р=Р(ро) и ,вот, в определении этого уравнения , как раз и заключаются трудности. Для потенциала межнуконного взаимодействия можно построить различные модели , согласуемые с “ земными ” ограничениями , т.е. данными о рассеянии свободных нуклонов и по эксперментальному определению энергии и равновесной плотности ядерного вещ-ва, сложности вызванны определением св-в плотного вещ-ва,это считается далеко нетривиальной задачей. Для каждого набора Ур. состояния строятся модели строения и эволюции н.з. с разными центральными плотностями рос. Это делается путём численного интегрирования Ур. с учётом эффектовОТО. Внутр. строение Н. з. (радиальное распределение плотности ро, тем-ры Т и др.) определяется зависимостью давления р холодного вещества от плотности ро т.е. уравнением состояния р(ро) при нулевой темп-ре Т, а также условиями гидростатич. равновесия с учётом эффектов ОТО. Именно такие эффекты ОТО, как способность энергии создавать гравитац. поле и искривление пространства при наличии сильного гравитац. поля, определяют существование макс. массы Н.з. M мах при конечной центральной плотности ро с мах. Численные значения M мах и рос мах зависят от вида ур-ния состояния при сверхъядерных плотностях ро>(or=)роn, т.к. существенная часть вещества Н. з. с массами, близкими к М мах оказывается сжатой именно до таких больших плотностей. Определение р(ро) в этом случае представляет очень сложную задачу ядерной физики и физики элементарных частиц, для решения к-рой необходимы детальные сведения о взаимодействии нейтронов, протонов и появляющихся при сверхъядерных плотностях мезонов и гиперонов. Различные модели сверхплотного вещества приводят к Ммах=(1,4-2,7)Мо и ромах=2*10(15)-10(16) г/см(3) . Без учёта упомянутых эффектов ОТО и в предположении, что р(ро) определяется при любых плотностях вырожденным газом невзаимодействующих нейтронов, масса Н. з. была бы ограничена значением М мах =5,7 Мо, т.е пределом Чандрасекара для нейтронного газа и Ммах соответствовала бы бесконечной центральной плотности. Решение задачи о структуре Н. з. с тем же ур-нием состояния газа нейтронов, но в рамках ОТО, даёт Ммах~0.7Mo и ro(po)смах~ 6*10(15) г/см3. В данном случае эффекты ОТО уменьшают предельную массу Н. з. во много раз. Экспериментальные данные физики высоких энергий показывают, что с уменьшением расстояния между нуклонами ядерные силы притяжения сменяются силами отталкивания. Поэтому при плотностях ро>(or=)роn давление вещества оказывается больше, чем для газа невзаимодействующих нейтронов, способность вещества противодействовать сжимающей его силе тяжести увеличивается. В результате М мах повышается до указанных выше пределов, (1,4-2,7) Мо( рассматривались модели с 3,0Мо и даже 5,0Мо). Нужно также сказать , что авторы моделей , где масса н.з. имеет большую величину , апеллируют , как раз к несовершенству методов расчёта свойств материи с плотностью превышающую ядерную . Мягкие уравнение состояния при po~4po0, основанное на межнуклоном потенциале с мягким отталкивательным кором, даёт на порядок меньшее давление , чем более жёские уравнения, полученные в приближении среднего поля.практически все микроскопические состояния предсказывают появление сврхтекучести.Ну ,”мягкие ” уравнения состояний , выводятся из моделей, где средняя энергия взаимодействия системы при плотностях порядка ядерных отвечают притяжению, а “жёсткие”,это когда при плотностях ниже ядерных энергия взаимодействия отвечает отталкиванию, ну, например , феноменологический потенциал Райда(RилиР), для нейтроно- нейтронного взаимодействия и модель тензорного взаимодействия ТВ, в к-рой предполагается, что отвечающая притяжению часть n-n- взаимодействия обусловлена пионным обменом высшего порядка….Предельно жёсткие Ур. состояния , сохраняющее принцип причинности ,там предполагалось , что ро>po=5x10(14)г/см(3), все расчёты оказывались ненадёжны , а также предельно жёсткие Ур где ро=эпсилон .Величина Ммах, при этих расчётах была 1,4-3Мо, а при отказе от принципа причинности при когда ро>po*, получалось, что Ммах=5Мо, но а если принять за данность , что причинность ,при плотности намного превышающую ядерную ,обязательно должна нарушаться ,то Mmax=(даже)8Мо. Можно считать , что наиболее реалистично считать , что самый верхний допустимый предел это 3Мо.Расчёт основанный на релятивиской теории приводит к показателю не превышающий этот предел.При М>Mmax,холодная звезда обязательно превратиться в релятивиский объект….В любом случае исследования образование н.з. происходит при нестационарных процессах, на конечном этапе развитии Зв., например, связанных со взрывом SN.Объяснение наблюдаемой энергетики SN, во всяком случае, было одной из причин предсказания существования н.з.Там ,т.е. на последней стадии эволюции Зв., можно предположить , что имеет место быть стадия гидродинамического сжатия , к-рое приводит к образованию н.з Нейтронизация - процесс перехода вещества звёзд в нейтронное состояние на заключительных стадиях эволюции звёзд.1-й этап увеличения относительной доли нейтронов связан с водородными термоядерными реакциями в результате к-рых водород в центральной области звезды полностью превращается в гелий. В веществе, в к-ром прошли водородные реакции, нейтронов и протонов становится примерно поровну. Это обогащение звёздного вещества нейтронами не оказывает решающего влияния на строение звезды, главное здесь - выделение энергии в термоядерных реакциях синтеза гелия. Последующие термоядерные реакции протекают без увеличения числа нейтронов. Новые, более тяжёлые атомные ядра образуются в основном путём последоват. присоединений альфа частиц (ядер гелия).На заключит. стадиях эволюции звёзд плотность вещества сильно возрастает и электронный газ становится вырожденным. Энергия вырожденных электронов достигает такой величины, что они уже могут преодолевать энергетич. барьер и захватываться атомными ядрами. Начинают идти процессы т.н. обратного бета-распада, посредством к-рых протоны превращаются внутри атомных ядер в нейтроны. Именно этот процесс множественного захвата электронов атомными ядрами, сопровождающийся излучением нейтрино, называют Н. Реакция захвата электронов атомными ядрами (A, Z) (А - массовое число, Z - порядковый номер элемента) имеет вид: (A, Z)+e--->(A, Z-1)+v .Энергетич. порог реакции(A, Z)+e--->(A, Z-1)+v( ф-ла 1) ,как правило, велик, поэтому только при высоких плотностях вещества, характерных для конечных стадий эволюции звёзд, энергия Ферми электронов может превысить критическую величину ес порог Н.:eF >ec=QA,Z-QA,Z-1+Qn( ф-ла 2) где - энергия Ферми без учёта энергии покоя электрона, QA,Z - энергия связи ядра (A, Z), aQn=(mn-mp-me)*c(2) энергия бета-распада нейтрона.При eF >ec=QA,Z-QA,Z-1+Qn реакция(A, Z)+e--->(A, Z-1)+vв к-рую вступают электроны оказывается энергетически выгодной: энергия системы уменьшается в каждом акте на величину , уносимую нейтрино.Продукт Н.- радиоактивные ядра (A, Z - 1), они устойчивы в вырожденном веществе, поскольку их распад запрещён принципом Паули: все уровни с энергиями, меньшими eFзаняты, а энергии электронов в бета-распадах не превышают ec. случае достаточно медленного (квазистатического) сжатия число электронов в ед. объёма Ne и давление электронов рe, остаются практически неизменными и равными их начальным значениям Nc и рc, пока не исчерпается весь исходный хим. элемент. При этом устанавливается небольшое превышение epsilon e ,epsilonc такое, что уменьшение Ne в( ф-ла 1)в точности компенсируется его увеличением вследствие сжатия вещества. Отличие от тем меньше, чем медленнее сжатие, скорость к-рого определяется условиями гидростатич. равновесия звезды; напр., в случае белого карлика причинами сжатия могут быть потери энергии посредством светового и нейтринного излучений или увеличение его массы за счёт аккреции. Зависимости pe,eF и Ne от плотности медленно сжимающегося и нейтронизующегося вещества имеют ступенчатый вид: пологие, почти горизонтальные, участки соответствуют протеканию (формула1), а крутые подъёмы - временному прекращению Н. до того момента, пока не достигнет нового возросшего порога Н.Каждому пологому участку может соответствовать не одна, а неск. реакций типа (1). Это связано с тем, что порог Н. ядра (A, Z- 1) часто бывает меньше, чем у исходного ядра (A, Z). В результате за первой реакцией Н. быстро следует вторая реакция и т.д., пока не образуется ядро (A, Zk1) с Zk1 < Z и порогом Н., большим, чем у ядра (A, Z). В отличие от первой реакции Н., для к-рой eF~ec эти повторные реакции явл. неравновесными (в термодинамич. смысле). В них исчезают электроны с такими энергиями, что разность eF-ecв среднем составляет заметную долю от eF Это вызывает неравновесную перестройку распределения Ферми электронов, сопровождающуюся выделением теплоты. Т.о., несмотря на то что нейтрино уносит почти всю освобождающуюся энергию (за исключением ничтожно малой доли, передаваемой ядру в соответствии с законом сохранения импульса), нейтронизуемое вещество может всё же нагреваться. Такой источник теплоты учитывают, в частности, при расчётах теплового баланса белых карликов.Цепочка реакций (1) в конце концов приводит к образованию сильно перегруженных нейтронами ядер, к-рые находятся на границе стабильности по отношению к выбросу нейтронов. Как только ядро (А, Z - 1) оказывается неустойчивым по отношению к выбросу нейтронов, Н. продолжается с выделением в каждом акте одного или нескольких нейтронов:(A,Z)+e-_-->(A-k,Z-1)+kn+vПри дальнейшем повышении плотности Н. вступает в конечную фазу: в смеси из свободных нейтронов и предельно перегруженных нейтронами ядер равновесие сдвигается с ростом плотности в сторону преобладания нейтронов. Переход к ядерным плотностям можно считать концом процесса Н. При рассмотрении Н. вещество можно считать холодным, если дополнительно kT<<eF-ec Эти неравенства могут нарушаться на конечных стадиях эволюции массивных звёзд и в процессе гравитационного коллапса, когда звёздное вещество оказывается относительно горячим. Н. горячего вещества обладает рядом особенностей. Во-первых, становится возможным бета-распад (A,Z-1)-->(A,Z)+v~( №4) Во-вторых, появляются позитроны, и, хотя их концентрация невелика, реакция e(+)(A,Z)--->(A,Z)+v~(№5)Втретьих, при темп-рах, превышающих 5*10(9)K ядерные реакции становятся столь быстрыми, что устанавливаются вполне определённые концентрации различных атомных ядер, зависящие только от темп-ры, плотности и соотношения между полным числом нейтронов и протонов в системе (с учётом как свободных, так и связанных в ядрах). Это последнее соотношение регулируется реакциями (1), (4) и (5). В них участвуют ядра как в основных, так и в возбуждённых состояниях, а также свободные нейтроны и протоны. Появление новых нейтронов в реакции (1) компенсируется их исчезновением в реакциях (4) и (5) - устанавливается т.н. кинетич. равновесие бета-процессов. С увеличением плотности равновесие сдвигается в сторону преобладания нейтронов. Н. явл. одной из главных причин потери устойчивости достаточно массивных звёзд в конце их эволюции и перехода этих звёзд в состояние гравитац. коллапса, в процессе к-рого интенсивность Н. резко усиливается. Испускаемые в процессе Н. нейтрино определяют параметры мощного всплеска нейтринного излучения, сопутствующего образованию нейтронных звёзд( и чёрных дыр).В результате нейтронизации возникает ,т. н. ,нейтронная звезда, плотность к-рой может даже превышать 10(14 )- 10(15) г/см3. Характерный размер нейтронной звезды 10 - 15 км.Структура нейтронной звезды массой 1,4 Мо и радиусом 10( и не выше 16 км),затем также продолжает, по всей видимости происходить нейтронизация, к-рая охлаждает н.з. Попробуем немного ,хотя бы “зацепить” тему о влиянии СМП на процесс бета распада.Насчёт сильных мгнитных поле, немного ( пусть и не подробно расскажу потом), у а здесь просто напостить можно, что н.з., являются своеобразными лабораториями по изучению материи , находящейся в экстримальном состоянии. СМП, можно создать и в лаб. условиях на Земле, пусть даже и не на продолжительное время и в микрообъёмах , например при нецентральном столкновении тяжёлых ионов , ну это делается( сталкиваются ионы),наприме с целью изучения процесса спонтанного рождения пар кулоновским полем.Ну используем ф-лу Био-Савара : H(r)=IR(2)/2c(r(2)+R(2))(3/2)[yp.I] и здесь I=(Z1+Z2)ev/(2пR)-ток ионов ,а Z1 и Z2- есть заряды ионов ,v- относительная скорость ,R- радиус петли с током , r- расстояние от оси симметрии до точки измерения . Если посчитать, напр., Z1+Z2=1,75,v=0.1 , r=0,т.е. на оси симметрии при R=15фм,значение Н(0) может достич значения около 3х10(14). Ну если ограничиваться обычным вариантом универсального V-A- слабого взаимодействия ,в первом порядке теории возмущений амплитуд распада нейтрона можно представить в следущем виде: M=G/s.r.f:2{фpymu(1+a0y5) фnфey(mu)(1+y(5))фnu~} [yp.II] издесь фp, фn , фe и фnu~- есть волновые функции соответственно протона, нейтрона ,электрона и антинейтрино, ну а0-характеризует отношение аксиальной и векторной констант взаимодействия а0=Ga/Gv.и константа G=e(2)/(8M(2)sin Teта большая w) =1,415х 10(-49) эрг см(3) –это без радиационных поправок связана с массой векторного бозона Mw и углом Вайнберга Тетаw,ну вероятность свободного бета- распада приобретёт вид : Wfree= W0Ф0 [yp.III]и здесь W0- будет константой , принятой Ферми для нормировки вероятности бета распада в отсутствии поля: W0=G(2)(1+3a0(2))me(5)/ 4п(3) [yp.IV], а функция Ферми Ф0 будет довольно сильно связана с величиной максимального энеговыделения эпсилон0=[M(Z,N)-M(Z+1,N-1)]/ me, ну и далее вводится функция F( epsilon)=s.r.f:{ Ф( эпсилон)/ [эпсилонs.r.f( эпсилон(2)-1 ]}, при этом F( epsilon)- будет линейно зависеть от энергии электронов при бета распаде ( график Кюри).Еслли рассматривать процесс бета –распада в нейтрона в сильном магнитном поле , то необходимо учесть значение этого поля при определении квантового состояния частиц.Это будет значить, что волновые функции ,характеризующие состояние электрона и протона , должны быть собственными функциями оператора Гамильтона в теории Дирака и поэтому весь дальнейший расчёт по методу теории возмущений основывается на точных решениях Ур. Дирака ( это интересно всё но на деле , конечно намного сложней , чем здесь я смогу передать, здесь просто упрощённый вариант). Известно , что внешнее магнитное поле сильно влияет на движение заряженных частиц, это скажется на структуре фазового пространства и естественно повлияет на бета распад.Магнитное поле приводит к резонансному характеру спектра электрона при бета распаде , когда электрон после распада нейтрона будет захвачен на плоскую орбиту вращения в магнитном поле.В случае , когда H<<Hc, вероятность распада неполяризованного нейтрона : W/Wfree=1+Q(H/Hc эпсилон 0(2)(2) и здесь Q- числовой множитель ,эпсилон 0 энерговыделения, а Wfree – есть вероятность распада в отсутствии сильного магнитого поля.И , т.о., вероятность реакции бета распада растёт квадратично с увеличением магнитного поля. Но поправка остаётся малой.исследования спиновых эффектов показывают , что для ориентированных по спину нейтронов при Н<<Нс зависимость вероятности бета-распада от магнитного поля будет проявляться в слагаемых ,линейных по напряжённости Н.Но положение буде меняться , когда Н=Нс, тогда вероятность распада возрастает сначало в 2 –раза , а с дальнейшем ростом напряжённости поля начинает расти линейно(O’Коннела и Фассио-Кануто 1969г) Немаловажную роль в остывнии NS и в эволюции играют сверхтекучесть и сверхпроводимость нуклонов в их недрах . Например , взаимодействие нормальной и сверхтекучей компанент вещ-ва во внутренней коре звезды могут объяснять сбои периода вращения н.з( глитчи) , к-рую демонстрирую некоторые пульсары.Сверхтекучесть меняет теплоёмкость и светимость и нейтринную светимость н.з. и влияет на её остывание .На определённом этапе оставания( 10(2)-10(5)) лет внутренняя тем-ра н.з. может сильно зависить от критических температур перехода нуклонов в сверхтекучее состояние .Эту особенность отметили , в своё время Паж и Эпплгейт, назвав это термометрами для измерения критических температур нуклонов в несимметричной ядерной материи.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 17:57 (#)

ФИЗИКА Н.З.(продолжение) И БОЛЕЕ ДЕТАЛЬНОЕ СТРОЕНИЕ . Макет строения н.з.,это “слоёнка”:
Это атмосфера н.з. ,это тонкий слой плазмы ,там формируется спектр теплового и электромагнитного излучения .Геометрическая толщина атмосферы у горячих н.з. несколько см,до нескольо мм у холодных, а у остывших,мёртвых нейтронок её совсем нет . По некот. моделям химическая составлющая атмосферы н.з. это “смесь с солнечным составом” водород , гелий, железо, и т.н. , “Si-ashes”( пепел из кремня, это вещ-во может выпвдать на поверхность н.з. при аккреции) .Наличие любой рассеивающей атмосферы делает спектр излучения более жёстким.Результаты , получаемые для тяжёлых элементов и солнечно хим. состава отличаются от чернотельного спектра на 20-30%....У полностьстью остывших н.з. атмосферы нет. Кора н.з состоит из внешней частей (Ае) и внутренней(Аen) частей .Ае фаза в основном состоит из ядер Fe(56) и вырожденного газа свободных электронов . Из-за взаимного электростатического отталкивания ядра железа образует объёмноцентрированную кристаллическую решётку , таким образом у н.з. внешняя часть коры твёрдая . Плотность вещ-ва в Ае –фазе меняется от 10(4) до 4х10(11) г/см(3). В Аеn фазе содержаться содержатся все более обогащённые нейтронами ядра , образующие другую кристаллическую решётку , вырожденные газы свободных релятивиских электронов и свободные нейтроны. Плотность вещ-ва в Аеn- фазе изменяется от 4,3х 10(11) до 2,410(14) г/см(3). Общая толщина коры может быть до нескольких км.Затем идуд внешнее и внутреннее( у массивных н.з.) ядро. А по др. это можно представить так: Структура н. з. массой 1,5 Мо и радиусом 16 км: I - тонкий внешний слой из плотно упакованных атомов.Далее идут слои II и III ядра расположены в виде объемно-центрированной кубической решетки. Область IV состоит в основном из нейтронов. В области V вещество может состоять из пионов и гиперонов, образуя адронную сердцевину нейтронной звезды. Отдельные детали строения нейтронной звезды в настоящее время уточняются. Хоть , состав и уранение состояния и хим состав ядра н.з. достоверно пока неизвестен, а он играет важную роль в эволюции н.з., было высказано множество предположений( гипотез) , не одно из к-рых пока нельзя ни доказать с высокой степенью достоверности , ни опровергнуть. Тут , как раз будет несколько гипотез: 1)гиперонизация вещ-ва. Относительные концентрации р и е могут стать настолько высокими , что разрешаются мощные реакции излучения нейтрино в прямом урка-процессе. Это обычные процессы бета-распада и бета-захвата, проходящие в веществе ядра НЗ, механизм испускания электронных нейтрино нюе(ve)и нюе ~ (v~e) звездным веществом при бета-взаимодействии электронов и позитронов с атомными ядрами (бета-процессы).: n---.>p+ e+ v~e, p+e--.> n+ ve, n+e--.>p+ v~e(1) реакции захвата и распада идут с одинаковой скоростью.Для того, чтоб бета реакции могли выполнятся надо, что было соблюдёно” условие треугольника” : pF n(<)=pF e+ pF p, это правило выходит из закона сохранения имульса частиц . В идеальном газе вырожденных нуклонов и электронов это условие никогда не выполняется . В уравнениях состояния при высоких плотностях данные реакции становятся возможными. В осн. варианте У.-п. ядро захватывает электрон с испусканием нейтрино , превращаясь в неустойчивое ядро, к-рое затем испускает электрон и антинейтрино и вновь возвращается в исходное состояние.2) в плотном вещ-ве образуется пионный конденсат.Он смягчает уравнения состояния и усиливает нейтринную светимость н.з. и тогда прямой урка процесс тоже делается разрешённый..3) Каонный кондесат .4) В вещ-ве происходит фазовый переход к странной материи – плазме , состоящей из почти свободных u,d,s кварков с небольшой примесью электронов. При этом нейтринная светимость тоже увеличится.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 18:05 (#)

ФИЗИКА Н.З.(продолжение)CВЕРХТЕКУЧЕСТЬ АДРОНОВ .И теория Ферми жидкости( в ссылках). CВЕРХТЕКУЧЕСТЬ АДРОНОВ (Бор , Моттельсон и Пайнс). Можно ожидать , что внутри н.з. есть три вида сверхтекучих адронных жидкостей : 1) во внутренней области коры ( а там плотность 4х10(11)-2х10(14) г/см(3)) есть свободные нейтроны, они сосуществуют с ядрадрами , обогщёнными нейтронами и , скорее всего , будут сверхтекущее вещ-во с парами типа 1S(0)( т.е., нулевыми спинами). Из-за того , что н.з. будет вращаться и сверхтекучая нейтронная жидкость будет пространственно неоднородна.Там может ( будет?) образовываться совокупность параллельных оси вращения н.з. вихревые нити и каждая будет обладать квантовой циркуляцией. 2)В режиме квантовой жидкости ро >2x10(14) г/см(3), где ядра будут распадаться на свободные нейтроны и протоны , сверхтекучая жидкость , скорее всего будет состоять из пар типа 2Р(3) и тут тоже будет образовываться система вихрей ( но (3)Р2 это характерно , по-всей видимости , только для нейтронов). 3) Можно ожидать , что протоновая состовлющая квантовой жидкости становится проводящей из-за сильно притягательного адроно- адронного взаимодействия . Протоны вращются вместе с присутствующими там электронами( любое их раздельное вращение может привести к образованию очень сильных магнитных полей) .. ….Насчёт синглетной текучести свободных нейтронов во внутренней коре н.з., можно сказать , что нуклоны , находящиеся в атомных ядрах внутри коры , тоже могут испытывать спаривание , но гораздо более слабое….. “ Теория Ферми жидкости” (это в линках подробно, насколько можно , для интернета и даже с иллюстрациями и неочень сложно, нормально “напостить ” неочень то (http://www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1997-v28/v-28-2/pdf_obzory/v28p2_3. pdf http://www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1988-v19/v-19-6/pdf_obzory/v19p6_5.p df http://ufn.ru/ufn58/ufn58_10/Russian/r5810c.pdf http://ufn.ru/ufn08/ufn08_6/Russian/r086g.pdf http://www.mp3.onru.ru/mp/tit/1770/ http://www.mp3.onru.ru/mp/tit/1763/ ). ….. При описании фермижидкости используют формализм квазичастиц. Фермиевский импульс р Fj=h(3п(2) nj)(1/3),поэтому из условия электронейтральноси вытекает равенство о фермиевских имульсов р Fр=р Fе, согласно расчётам при po~po0 химические потенциалы нейтронов и электронов мюn~мюе~60-100МэВ, а хим состав протонов значительно ниже мюр~3-6 МэВ. С ростом плотности фермиевские энергии частиц растут и из-за этого в вещ-ве могут рождаться новые частицы , прежде всего появляются мюоны , они так же , как и электроны образуют почти идеальный релятивиский газ, а протоны и нейтроны образуют неидеальную и нерелятивискую ферми-жидкость.свойсва коры (ро(~)<0,5ро0) можно описать проверенными микроскопическими теориями , сложность составляет ядро там плотность ро>ро0, лабораторные данные таких состояний не полны, а достоверность терий будет понижаться с ростом ро. Ещё , что? Ну, более жёсткие Ур. состояния будут иметь большее давление при равной плотности вещ-ва, так же для них характерно большая максимальная масса и радиус зведы и меньшую плотность вещ-ва в её центре, а основные неопределённости будут возникать в случае наиболее массивных н.з… Почему? Одна из причин такой вот неопределённости может заключаться в том , что когда плотность существенно превышает ядерную возможны различные фазовые переходы . Среди этих фазовых переходов : 1) Кристаллизация ядерной жидкости. 2) Пионная кондесация. 3) Переход в кварк-глюонную плазму Состав и уравнение состояния внутреннего ядра н.з., достоверно неизвестны. Между тем теоретики продолжали исследовать сверхплотное состояние звездного вещества. Уже давно стало ясно, что гипотетические нейтронные звезды не могут представлять собой однородной конфигурации, другими словами, физическое состояние н.з. должно меняться от ее периферии к центру. Нельзя также считать, что вещество такой звезды состоит только из очень плотно упакованных нейтронов. Во всей ее толще в качестве“примеси” к нейтронам должны быть протоны и электроны. Вблизи поверхности должны доминировать тяжелые ядра, а в самых центральных областях — сверхтяжелые элементарные частицы — гипероны, к-рые в условиях лабораторных экспериментов крайне нестабильны. Выяснилось, что эти ядра в наружных слоях н. з. должны образовывать кристаллическую решетку, т. е. периферия н. з. представляет собой твердое тело. Между тем внутренние ее слои должны представлять собой сверхтекучую жидкость. Следует подчеркнуть, что при построении модели нейтронки теоретики столкнулись с большими трудностями, связанными главным образом с недостаточностью знаний о природе ядерных сил, действующих между частицами, образующими нейтронную звезду. Тем не менее “полукачественную” модель н.з. все же удалось построить. Вблизи поверхности вещество состоит главным образом из очень плотно“упакованных” ядер железа. Кроме того, там имеется сравнительно небольшое количество ядер гелия и других легких элементов, а также очень плотный вырожденный электронный газ, подобный тому, какой имеется в недрах белых карликов Присутствие электронов необходимо для компенсации положительного объемного заряда ядер. По мере продвижения в глубь нейтронки ее плотность растет и электроны как бы “вдавливаются” в ядра. При этом образуются богатые нейтронами ядра, более тяжелые, чем ядра железа. При плотности вещества около 3x10(11) г см(-3)эти тяжелые ядра перестают быть устойчивыми. Они начинают выбрасывать нейтроны и постепенно по мере продвижения в глубь вещество становится смесью очень плотно упакованных нейтронов, в то время как тяжелые ядра уже играют роль сравнительно небольшой “примеси”. Наконец, при плотности около 5 ,1013 г/см3 тяжелые ядра совсем исчезают. При больших плотностях, уже приближающихся к ядерной плотности, вещество состоит преимущественно из очень плотно упакованных нейтронов со сравнительно небольшой примесью протонов и электронов. При плотности ~3 ,1014 г/см3 концентрация заряженных элементарных частиц — протонов и электронов — составляет еще несколько процентов от концентрации нейтронов. Наконец, в самых центральных областях нейтронной звезды появляются и начинают играть существенную роль гипероны. Если уравнение состояния относительно жёстко , плотность в центре Зв. с массой порядка 1,4Мо будет меньше удвоенной ядерной плотности , в то время , как даже у самых массивных Зв. плотность в центре составляет примерно 10(15) г/см(3) и поэтому становится маловероятным , что в серцевинах этих н.з. можно найти какие бы не было предполагаемые экзотические формы вещ-ва, как кварковое вещ-во или странная материя.С другой стороны ,если Ур. состояния значительно менее жёсткое,чем модель тензорного взаимодействия ТВ, то может начаться конденсация пионов, способная к дальнейшему смягчению Ур. состояния( Бейм , Печек , они получили минимальную массу н.з. 1,5Мо, чему соответствовала плотность 6х10(15) г/см(3))….. Сверхтекучесть нуклонов в коре и в ядре н.з. с стандартным составом nре- составом : 1)Синглетная сверхтекучесть нейтронов существует во внутренней коре и исчезает при плотности ро ~ро0, при к-рой эффективное притяжение между нейтронами в синглетном состоянии сменяется отталкиванием. Завсимость Теn(ро) имеет максимум при субядерной плотности . максимальное значение Теn для разных моделей плотного вещ-ва лежат в пределах 10(8-11) К 2)Триплетная сверхтекучесть нейтронов возникает в ядрах н.з. при ро>po0 благодаря эффектному притяжению нейтронов в триплетном состоянии . Зависимост Теn(ро) для разных моделей плотного вещ-ва будет варьировать в пределах 10(8-10)К 3)В ядрах н.з. имеет место быть синглетная сверхтекучесть протонов.Зависимость Теn(ро) обычно содержит максимум при сверхядерной плотности , максимальные значения Теn для разных моделей плотного вещ-ва лежат в пределах 10(8-10) К 4)Критическая температура очень чувствительна к величине отталкивательного кора в модельном потенциале нуклон-нуклонового взаимодействия . Тем-ра Те –резко растёт с ослаблением кора., т.е усилением притяжения между нуклонами. Даже небольшое дополнительное притяжение нуклонов ( например , за счёт учёта связи состояний (3)Р2 и (3)F2 при триплетном спаривании нейтронов может увеличит Те на порядки.В целом текучесть нуклоновусиливается при мягких Ур.состояния. 5) Критическая температура резко падает с уменьшением эффективной массы нуклонов в вещ-ве . Т.е., с уменьшением плотности числа состояния на поверхности ферми при очень низких эффективных массах, сверхтекучесть полностью исчезает. 6) Критическая тем-ра зависит от метода учёта многочастичных ( поляризационных ) эффектов . Так учёт поляризационных эффектов для нейтронов в коре н.з. приводит к уменьшению Теn в незколько раз. Если в вырожденном ферми –газе ( жидкости) частицы с энергиями , близкими к энергии Ферми, притягиваются друг к другу , то даже при очень слабом притяжении они слипаются в пары , к-рые будуче бозонами , будут претерпевать нечто очень схожее бозе-эйнштейновской конденсации , а по- другому , обычное Ферми распределение будет неустойчивым и в энергетическом спектре системы появляется щель , ширина щели дельта(Т) будет зависить от тем-ры Т; щель максимальна и равна дельта(0) при Т=0, а при некот. критической тем-ре Тс- полностью закрывается ( и так: дельта(Тс)=0). Значение Тс~ дельта(0)/k …Ну, наличие энергетической щели приведёт к тому, что частицы не смогут рассеиваться при соударениях и поэтому их течение уже не замедляется( если оно возникло). Нейтроны с противоположными спинами в- S состоянии , когда находятся на очень близких расстояниях друг от друга , притягиваются друг к другу. Такое притяжение недостаточно сильно для образования бинейтрона, но при вырожденности ( когда достаточно плотный газ нейтронов) это приводит к образованию пар и переходу в сверхтекучее состояние , максимальная ширина щели дельта(0) порядка , или несколько меньше ядерного взаимодействия, т.е. порядка 1МэВ. Критическая тем-ра: Тс~ 10(10)дельта( МэВ)(0) ~10(10)К, эта отценка будет относиться к плотности нейтронной жидкости роn~10(14)г/см(3), это может быть пригодно для жидкости находящейся непосредственно под корой( внутренняя граница коры). А с ростом плотности , рассматриваемая щель дельта s(0) для пар в S-состоянии уменьшится из-за возрастания сил отталкивания , щель “ захлопывается”: дельта s(0)=0 при ро~роn~1.5*10(14)-2*10(14)г/см(3)( роn~1.5*10(14)г/см(3)- это плотность нейтронов в атомных ядрах, а полная плотность вядрах почти в 2- раза будет больше около 3*10(14) г/см(3)), но сверхтеучесть при дельта s(0)=0 не обязательно чтоб исчезла, потому , что при ро ~роn>1.5*10(14)г/cм(3) начинает играть роль притяжение между нейтронами в Р- состоянии ( триплетное состояние со спином 1), щель дельта р(0) будет меньше щели дельта s(0), но протонная жикость ведёт себя ( примерно, сравнимо) так же , как и нейтронная , просто плотность там на один или два порядка будет меньше . Соответсвующая щель между протонами из-за кулоновского отталкивания будет на порядок меньше , чем для нейтронной жидкости , для протонной сверхпроводитмости критическая тем-ра будет около 10(9)К. При учёте того , что Т</=Tc, можно прийти к заключению , что под к-рой ( когда ro>3-5*10(14) г/см(3) н.з. сверхтекучи ( нейтронная жидкость ) и в ядре ( протонная жидкость), впрочем нейтроны в ядре тоже могут быть сверхтекучими… Ионы в н.з. образуют кулоновский кристалл .Тем-ра кристаллизации Ткр( ну пусть будет)~4x10(5)ро(1/3).Глубина фазового раздела Zkp=1.6x10(14-15)po(1/3)g, где g- ускорение силы тяжести, потом устанавливают критические коэффициенты : Сима порядка 3х10( 15) ро(2/3)Т,н=5х10(11) ро(2/3) эрг/смх с град и тау=8х10(11) с/град, ну при вычислении нужно( можно?) полагаться на то обстоятельство , что время установления теплового равновесия гораздо меньше , чем время омической диссипации . Так при Т</=10(8)K и на глубине где ро порядка 10(7)</=po</= 10(11)г/см(3)-существует твёрдая кора , проводимость к-рой приводит к распаду поля за несколько миллионов лет . Можно получить уравнения на собственные значения из к-рых определяется скорость возрастания поля.Ну по многим вычислениям( я не буду здесь их делать, не бойтесь), что поле вблизь поверхности будет достигать величины около 10(12)Гс и это за 10(4) лет , если в начальный момент было 10(8)Гс. Ну возрастание поля будет ограничиваться падением тем-ры и уменьшением её градинта. Ну отценки скорости охлаждения зависят от выбранной модели . Особенно быстро будет охлаждаться н.з. с полем в 10(13)Гс и выше, т.е. поле становится квантующим . если ядро сверхтекучее, то тем-ра центральной части упадёт до 10(9) К за 10лет и до 10(7)К за 10(5) лет., а на поверхности до 10(6)К и 10(5)К соотвественно по тем же временным показателям, а если ядро несверхтекуче , то всё это произойдёт медленнее . Если использовать ур. Навье- Стокса( по некот. моделям), то можно “обнаружить ”, что пока не наступит кристаллизация будет наибольший градиент тем-ры, а при использовании для описания плазмы уравнениягидростатического равновесия можно прийти к выводу об отсутствии термомагнитной неусойчивости в жидкой фазе ( правда, насчёт последнего выводы считаются сомнительными), поэтому придержимся моделей, к-рые вычесленны с ипользованием Ур.Н-С. Чаще всего , взрывы SN, ассиметричны ,это вследствии различных видов неустойчивостей , косвенно об этом может свидетельствовать тот факт( или этот факт может быть причиной того?), что многие н.з. имеют большие скорости собственного движения ( ну будем предполагать , что это есть “отдача от взрыва”(?)). К несферичному сжатию так же могут приводить и центробежные силы, к-рые на экваторе н.з. могут достигать более одного процента силы тяжести, ещё исходное магнитное поле SN тоже может сказаться на симметрии взрыва.Несферичность сжаия может привести к разнице в оптической толщины по разным направлениям для нейтрино и к неравномерному распределению хим элементов в поверхностных слоях н.з.Неоднородности могут сохраниться до начала кристаллизации , к-рая их зафиксирует ....

User pointofnoreturn, 24.05.2009 18:14 (#)

КАК ОТЛИЧИТ ВН ОТ НЗ? ГРАВ. КОЛЛАПС( поверхностно о критическом грав. коллапсе): Ну так, вот , как уже говорилось, гравитационный коллапс сопровождается нейтронизацией и ещё, как уже говорилось,эта самая пресловутая нейтронизация. явл. бета-превращения, а точнее - захват электронов ядрами и протонами. Ну , что нейтронизации может предшествовать , коротко можно так рассказать:- Горение кремния Si32с образованием ядер,Fe56 , Fe58,Fe60,Ni62и т.д. замыкает цепочку термоядерных реакций в невырожденном ядре массивной звезды.. . При высоких температурах и плотностях прямые и обратные ядерные реакции, идущие по электромагнитному каналу (с испусканием или поглощением фотона), находятся в равновесии (т.е. число прямых реакций в единицу времени равно числу обратных). Если бы ядро звезды было окружено адибатической оболочкой и не сжималось, то при достижении равновесных параметров в нем установилось бы ядерное статистическое равновесие и вещество представляло бы из себя смесь фотонов, нейтронов, альфа-частиц и ядер химических элементов, концентрация, к-рых вычисляются по формулам ( ну могли бы быть вычислены?) статистической физики…Надо отметить,что энергия,затрачиваемая на диссоциацию ядер черпается из отрицательной потенциальной гравитационной энергии. При этом сжатие не сопровождается увеличением давления, как это было в случае устойчивой звезды, поскольку диссоциация ядер представляет из себя фазовый переход первого рода - энергия расходуется на изменение внутренних степеней свободы частиц, а не на увеличение энергии их трансляционного движения, оно определяет давление невырожденного газа. Поэтому из-за диссоциации ядер увеличение давления при росте плотности недостаточно для компенсации сил гравитации. Рост плотности сопровождается включением других физических процессов.Ядерная эволюция в недрах звезд сопровождается увеличением относительного содержания нейтронов: если в начале эволюции в веществе, состоящем на 75% из водорода и 25% из гелия, на 6 протонов приходится 1 нейтрон, то уже после образования гелия это соотношение уменьшается до 1:1…. И ясно, что процесс Н. будет содействовать Г. к., поскольку при захвате электронов снижается электронное давление, а также уносится из звезды в виде нейтрино определённая энергия.Ну можно поставить на то, что Г. к. маломассивных звёзд отличается от Г. к. массивных звёзд ещё в одном отношении. После "сгорания" гелия и образования углеродно-кислородного ядра звезды её дальнейшая эволюция протекает различно в зависимости от массы образовавшегося ядра. Г. к. более массивных Зв. , развивается (после образования железного ядра звезды), а вот в маломассивных . Г. к. может начаться раньше, при выгорании углерода. Ну и ясно также, что Г. к. сопровождается всё возрастающим потоком нейтринного излучения, к-рый, частично передавая свою энергию веществу внеш. слоев звезды, значительно ускоряет термоядерное горение остатков углерода в этих слоях. Формируется мощная детонац. волна с положит. скоростями вещества позади фронта, достаточными для отрыва наружной оболочки. Детальный учёт этого механизма в расчётах и показывает, что разлетающейся оболочке передаётся энергия до 10(59) эрг… Но вот дальше уже начинается область “терра инкогнита”, т.е.где будут модели, т.е. предположения, гипотезы и полукачественные теории, будем опираться только на “общепринятое”( пусть это будет “старьё”) ….При очень больших плотностях в условиях сильною вырождения электронов и нуклонов приближенно вещество можно считать холодным с Т=S=0 .Пусть у нас будет область , где kT<mc(2) ,a ro(ро)>>10 (6) мюе –это относится в основном к вырожденному и холодному веществу, т.е. тем-ра низкая , а плотность большая , разумеется тепловые движения нерелятивистские, но из-за высокой плотности принцип Паули заставляет электроны двигаться с релятивистскими скоростями. С точки зрения излучения это вещество холодное, так как нижние состояния заняты, но с точки зрения ядерных реакций это вещество горячее, так как частицы могут “исчезать”.,и отдавать свою энергию в процессах следующего типа: Не(3)+е(-)---.>H(3)+v,

Не(3)+е(-)---.>H(3)+v,

Не(3)+е(-)---.>H(3)+v,
Нейтронизация считается пороговым процессом и для разных элементов происходит при разных энергиях электронов. Например, для первой реакции порог нейтронизации 18 кэВ, для второй -- 20 МэВ, для третьей -- 4 МэВ. Так как граничная энергия Ферми однозначно связана с плотностью, то соответственно нейтронизация вещества для различных элементов начинается при разных плотностях. Например, первая реакция может идти и при плотности меньшей , чем 10(6) г/см(3) , а вторая идет только при плотности большей , чем 10(11) г/см(3). В конечном итоге нейтронизация приводит к уменьшению числа электронов , но сохранению числа ядер, но их заряд убывает. Здесь мы имеем дело с очень тонким равновесием. В идеальном случае (т.е. без учета эффектов ОТО и нейтронизации) ро будет стремиться к бесконечности при массе объекта стремящемуся к массе чандрасекаровского предела . Из-за нейтронизации на кривой ур. состояния это lgP- Кривая Ур. состояния имеет наклон в нерелятивистской области 5/3, а релятивиской 4/3 ,( это как график) прямые Рс=Р1 GM(2/3) ro c(4/3), они получаются из условия гидростатического равновесия. Точки их пересечения с предыдущей кривой дадут положения равновесия для различных масс. Очевидно, в начале точка пересечения движется медленно с увеличением массы, а затем -- очень быстро. Из-за нейтронизации на кривой lgP- lgро появляются изломы, так как электроны, которые обеспечивают упругость вещества, ``вдавливаются'' в ядра. Нейтронизация -- это фазовый переход первого рода, при котором давление зависит от плотности так. Осюда выходит, что если раньше равновесие массы М3 еще было возможно, то теперь это не так, т.е. уже при Мкр <Mch происходит потеря устойчивости. С другой стороны, эффекты ОТО из-за того, что давление имеет ``вес'', изменяют условия гидростатического равновесия. Так как теперь сила тяжести пропорциональна <p>GM/R(R-rg) , условие равновесия теперь запишется в виде Р=аро(4/(3+а)) и тут а >0,тогда получиться,что r2(m)=r1(m)+ sigma r(m),0<(or=)m<(or=) M .В общем случае собственные функции уравнения для малых возмущений должны иметь вид: sigma( m,t)= e(i wt) sigma r(m), (w-это омега малая) так записывать возмущение вполне естественно, потому, что в решении не должно быть выделенного момента, т.е. сдвиг по времени должен приводить к решению. Кроме того, задача линейна, т.е. решение, умноженное на константу, тоже является решением. Эти условия определяют зависимость возмущения от времени. Они дают экспоненту, так как только для нее сдвиг по времени эквивалентен умножению на константу, т.е Е( омега малая i (t+to))= A e(iwt), тут А= e(iwt) В нашем случае sigma r от t- зависить не будет , т.е. омега малая=0 в общем решении. Поскольку мы знаем, что при плотности , к-рая меньше критической модели были устойчивыми, для них было омега малаяk (2)>0, при плотности равной критической плотности получится wk=0 для некоторого k, этого уже может показаться достаточно , чтоб утверждать, что при плотности . к-рая больше критической омега k (2) будет меньше нуля, т.е. сигма r~e(^ t), т.е. это неустойчивость, но более убедительно это можно показать на примере исследования экстримума энергии . При ро меньше ро критической экстремум, соответствующий равновесию, является минимумом, а когда плотность больше критической , то максимумом. Когда происходит остывание Зв.,масса к-рой больше ,чем чандрасекаровский предел, при некоторой температуре происходит срыв. До этого момента эволюция определяется скоростью остывания, затем происходит потеря устойчивости с характерным гидродинамическим временем . Имеется предел для массы звезды, к-рая может удерживаться в равновесии плотно упакованными нейтронами. Этот предел невозможно вычислить точно, так как поведение вещества при плотностях, существенно превышающих плотность ядерной материи, недостаточно изучено. Оценки массы звезды, которая уже не может стабилизироваться за счет вырожденных нейтронов, дают значение ~ 3Mо, будет предполагаемой минимальной массой ВН, если учитывать наиболее“реалистичные” Ур. состояния. Т. е., должно происходить( по идее), так,если при взрыве сверхновой сохраняется остаток массы M > 3Mо, то может начаться гравитационный коллапс, т.е., это уже будет становиться не н.з., а ч.д., остаток уже не может быть устойчивой н.з. Ядерные силы отталкивания на малых расстояниях не в состоянии противостоять дальнейшему гравитационному сжатию звезды. ( КАК УЖЕ ГОВОРИЛОСЬ,ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ КРИТИЧЕСКОЙ МАССЫ Н.З.,ЭТО ПРЕДЕЛ ОППЕНГЕЙМЕРА ВОЛКОВА.) ИТАК: Условия гидростатического равновесия звезды и возникновение гравитационного коллапса такие;на всём протяжении эволюц. развития звезды, связанного с термоядерными реакциями в её центр. области, в звезде за редким исключением поддерживается гидростатич. равновесие. Оно заключается в равенстве (в каждой точке звезды и в любой момент времени) сил тяготения : F+=GM(r)po/r(2) и сил отталкивания частиц вещества, обусловленных давлением : F=-deltap/deltar( ну имеются ввиду абсолютные величины этих сил, r - расстояние от центра до рассматриваемой точки звезды, M(r)-масса внутри сферы радиуса r, ро- плотность вещества,а “-deltap/deltar”- приближённое выражение радиальной составляющей градиента давления в окрестности рассматриваемой точки) . Усреднённое для всей звезды в целом ур-ние гидростатич. равновесия можно приближённо записать в виде: рс/R=GMpoc/R(2) и здесь M и R- полная масса и радиус звезды, а рс и рос - плотность и давление в центре звезды. Это ур-ние позволяет, в частности, оценить темп-ру Тс около центра звезды. Если принять, что вещество там подчиняется ур-нию состояния идеального газа, то: Тс=(mu/Ro)x(GM/R) и здесь мю - молекулярная масса вещества звезды, R0 - универсальная газовая постоянная. Эволюция звезды после "выключения" термоядерных источников энергии, может пойти по двум направлениям( скажем так), ну, г. к. звезды - катастрофически быстрое её сжатие под действием собств. сил тяготения - может произойти после прекращения в центр. области звезды термоядерных реакций. С истощением в звезде запасов ядерной энергии и угасанием центрального источника энергии непосредственно нарушается её тепловое, а затем и гидростатическое (механич.) равновесие. При этом ослабляются силы, противодействующие тяготению, и возникают условия для быстрого сжатия звезды. Г. к. рассматривают как один из возможных путей завершения эволюции звёзд (с 1,2Мо<M<3.0Мо, допустим, именно , просто допустим) , приводящей к образованию н.з. и релятивиский Г. к(р.к.г.- быстрое сжатие космич. тела под действием гравитационных сил в условиях, когда тело (напр., массивная звезда) уже сжалось до столь малых размеров, что у его поверхности гравитац. потенциал квадратом скорости света (c2), т.е. ф/с(2)~1 ).., <p>МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ВН.:- Ну вот , снова вспомним во, что Зв. превращается в конце своей жизни… Вводим формально грав радиус rg,это есть величина при к-рой параболическая скорость убегания с поверхности становится равной в рамках Ньютоновской теории станет равна скорости света, численно rg=2(GM)/c(2)=3x10(5)M/Mo. Качественно эффекты ОТО можно учесть следующим образом: там, где в ньютоновской теории сила тяжести пропорциональна : GM/R(2) , в ОТО эта сила~GM/R(R-rg) , т.е. сила тяготения обращается в бесконечность на rg.Короче , средняя величина при к-рой эффекты ОТО становятся важными: pocp=3M/4п R(3) , здесь как раз , напрашивается вывод, что ,чем больше масса, тем при меньшей плотности достигаются релятивистские эффекты, они становятся уже важны даже при плотности ро~1г/см(3), т.е. и тогда, когда вещ-во уже находится локально и в обычном состоянии р. эф. появляются просто из-за того,что вещ-ва делается “много”. Для обычных звезд( где потность только 10(16) г/см(3), ну конечно вначале могут проявляться специфические эффекты вещества (нейтронизация, диссоциация ядер и пр.). Звезда, к-рая не является достаточно массивной, завершает свою эволюцию образованием или белого карлика, или н. з. Существуют верхние пределы на массы небесных тел обоих типов. Для белых карликов это чандрасекаровский предел, он равен приблизительно 1,2-1,4 Мо, для нейтронных Зв это предел Оппенгеймера-Волкова. Точная величина этого предела зависит от уравнения состояния при плотности материи выше, чем плотность ядерной материи ро= 2,8 Х 10 (14) г см (3)( но точно , пока этот предел не очень-то и устанавливается). Современная теория даёт для максимального значения массы невращающейся звезды оценку (2–3)хМо.Вращение может увеличить максимальную массу н. з. лишь незначительно, до 25%. Т. о., можно считать, что верхний предел массы н. з. не должен быть больше, чем 3Мо .Если звезда в самом конце своей эволюции имеет массу больше M0, она может превратиться в ч. д.. ВН образуется вследствии неограниченного( релятивиского г.к.) гравитационного коллапса , когда продиводействие внутреннего давления сжатию становится недостаточным становится “недостаточным”. Но здесь, как начиная с конца ХХ века, считают всё не так уж и просто.Есть такая проблема( гипотеза?), как “критический грав. коллапс”. Открытие универсальных св-в критического коллапса является одним из весомых достижений численной теории относительности.Характерным св-м ЧД является экстримальность грав. поля на их поверхности.Это поле настолько сильно , что вблизи горизонта возможны только очень специфические конфигурации полей и материи. Потому, что граничные условия на поверхности ВН яв-ся очень особенными ,поведение ВН, по отношению к окр их В.,высшей степени универсальны.Критический коллапс , к-рый можно хоть поверхностно рассмотреть,может подчеркнуть( показать?) универсальность условий образования ВН малой массы и они аналогичнызаконам скейлинга для критических явлений в физ. Конденсированного состояния. ...Ну сначала надо напомнить себе следущее, что при “наблюдении за образованием ЧД”( если бы мы бы имели такую возможность),нужно учесть , что , первое , окончательный этап( по ОТО, а эта теория ещё пока никого не подводила, единственный не достаток ОТО, в основном лишь в том, что этой теории так и не удалось объяснить “всё”) образования ЧД, т.е”финал р.г.к”,засечь не получиться , получиться, что мы фиксируем ч.д., к-рым только предстоит образоваться(или те, к-рые давно уже обравались), проблемы моделирования эволюции.Из-за того что звезда имеет гравитационное поле, для наблюдателя возле Зв.время будет не таким, как для удаленного наблюдателя.. В любом случае, новообразованная ч.д., кроме всего прочего ,характеризуется ещё и тем, что от Зв., из к-рой этот объект образовался ,”остаётся только грав. поле” вот все, что остается от звезды после того, как она коллапсирует и превратится в ч.д., т.е , нет магнитного поля и др. х-к Зв.таких,как , химический состав, спектр излучения - исчезает в процессе гравитационного коллапса( объект “без волос”)..… Рссмотрим изолированное начальное распределение грав.материи и разрешим ей эволюционировать:-образование ВН станет завершающей фазой этой эволюции , но можно предположить, что при грав коллапсе ВН не образуются.Короче,эта задача является не такой уж тривиальной. Фазовое пространство изолированной грав. материи естественно разделяются на бассейны притяжения, один из к-рых будет содержать ЧД.При любых заданных начальных условиях , до тех пор пока не будут решены нелинейные Ур. Энштейна, описывающие эволюцию , невозможно будет решить образуется ли ВН, или нет.Т.о. , достаточно полное описание басейнов притяжения в ОТО представляет собой довольно сложную задачу.Где-то в концеХХ-века , удалось показать, что для изучения” границ” между различными бассейнами притяжения можно приминять общие идеи теории динамичных систем, к-рые позволят качественно описать динамику самоорганизующихся систем вблизи таких “границ”.Ну более подробно об этом мы уже не будем,(это Новиков и Фролов лучше опишут), просто можно надеятся, что, хотя бы минимум одна из проблем решиться, а именно нахождение максимальной массы для н.з. и минимальной для ЧД, кроме всех прочих ( так же , как уточнились бы оптимальные вариянты Ур. состояний)…. Можно просто отметить , что изолированных систем , как правило , возможны 3-вида конечных состояний: 1) Материя коллапсирует , превращаясь в ЧД. 2)Образут звезду. 3)Рассеивается , оставив “ вместо себя ” “пустое пространство”.ЧД Керра-Ньюмена образует множество устойчивых точек в басейнепритяжения ВН. Пустое пространство Минковского есть точка притяжения для диспергирущих конфигураций . Граница между этими двумя поверхности является критической поверхностью коразмерности единица.Если система начинает свою эволюцию на этой критическойповерхности она всегда на ней и остаётся.Для большинства систем , всётаки сущ-т особое критическое решение , к-рое яв-ся аттрактором на критической поерхности.Решения , приближающиеся к критической поверхности, имеют бескнечное число затухающих мод возмущений , касательных к критической поверхности и единственную возрастающую моду, к-рая не яв-ся модой в касательном пространстве.Такие решения остаются близкими к критической поверхности , двигаясь по направлению к критическому решению в течении некот. интервала времени , до тех пор , пока не сформируется возрастающая мода, к-рая увлечёт решение или в “басейн” ВН или в пространство Минковского.В течении этой, довольно продолжительной стадии , когда решение близко к критическому, инф. о начальных условиях теряется.Если образуется ЧД малой массы , то её св-ва определяются св-ми критического решения и не зависят от деталей начальных условий.Это и объясняет св-во универсальности критического коллапса.Эта картина схожа с критическими явлениями в физ. конденсированных состояний. Там эволюция во времени почти критических решений для задач гравитационного коллапса может рассматриваться, как поток ренормализационной группы в фазовом пространстве решений . Для вычисления критического индекса такого подхода используют те же методы, к-рые приминяются в статической механике для вычисления критического индекса, определяющую корреляционную длину вблизи критической точки . Такой метод был применён Эвансом и Каулменом и развит Коике ,Хара и Адачи. Суть этого метода состоит в том, что критическое решение , полученное при р=р*, обладает св-м автомодельности , обычно найти его проще, чем решить решить полную задачу.Хар-ное свойство решений с начальными данными , к-рые близки к критическим решениям, состоит в том , что сначала они подходят к критическим решениям, а потом уходят от них, они содержат множитель :ехр(сигма t). Э . и К. предложили использовать анализ линейной устойчивости для изучения таких “уходящих ” решений.Вполне общие аргументы показывают, что масса ЧД , к-рая образуется в результате этой неустойчивости будет пропорциональна величине (р-р*)(1/сигма), тогда критический индекс бета=1/сигма.Такой подход даёт возможность вычислить величину бета и проверить устойчивость критического решения. КАК ОЛИЧИТЬ Н.З. ОТ Ч.Д.: Ну есть такая вещь, как: ГРАВИТАЦИОННЫЙ РАДИУС (rg) –(это можно отнести не только к ЧД),это есть линейный размер, определяемый массой M гравитирующего тела по ф-ле rg=GM/с(2) .Если линейные размеры тела приближаются к rg, то вблизи тела в сильном поле тяготения существенными становятся эффекты ОТО: пространство оказывается неевклидовым, а время течёт медленнее, чем вдали от М. Если пробное тело находится на таком расстоянии r от массивного тела, что длина окружности, описанной вокруг его центра и проходящей через m, равна 2пr, то сила тяготения, действующая на m, по ОТО будет так определяться :F=(GMm)/(r(2) s.r.f:1-rg/r по мере приближения по значению r кrg ,F- возрастает.... Ну один из примеров: -минимальный радиус н.з. можно определить по форме рентгентовского всплеска на“хвосте” этих всплесков( рентгентовская астраномия).А также рентгентовские наблюдения доплеровского периода н.з. вместе с оптическими наблюдениями звезды компаньёна в двойной системе дают инф. о массе н.з.( это раз), второе , исследование спектра, могут принести данные о напряжённости магнитного поля вблизи звёздной поверхности, а вековые изменения периода дают инф. о магнитном моменте,массе и радиусе н.з.Ну, а потом , нужно показать , что радиус больше rg( гравитационного), в несколько раз. ЕЩЁ:NS И МЕТРИКА КЕРА: когда занимаются исследованием газодинамических и радиационных процессов в окрестности врвщающихся компактных астрофиз. объектов конечно будет закономерен вопрос о характере движения пробных тел и распространения излучения в их сильных магнитных полях . Согласно постулатам ОТО , пробные тела двигаются по геодезическим линиям пространственно-временной геометрии , к-рую создают распределение и движение материи.Геодезические линии-это есть мировые линии свободного движения , где любое пробное тело двигается только под действием грав. поля.описываемого этой геометрией.Времени подобные геодезические линии будут траекториями движения пробных тел, обладающих массой, а нулевые геодезические –свободного движения фотонов ,т.е. распространения излучения ,когда длина волны меньше намного характерного масштаба изменения поля.Метрика Керра описывает геометрию , создаваемую вращающимся массивным гр.телом , а характерный масштаб изменения поля будет определяться радиусом горизонта событий: r+=[1+ кв.кор.из:1-a(2)]GM/c(2),а –есть удельный безразмерный угловой момент гравитирующего тела , отождествлённый с его полным угловым моментом а= J/(GM(2)/c), G-это грав. постоянная ,с-скорость света ,а М –масса тела. При r*>>r+- метрика кера описывает грав. поле вращающейся звезды, если r*>r+, то метрика описывет нейтронку , при r*.-.>r+ это уже ЧД, r*-это собственный радиус грав.объекта,если он безразмерно больше гравитационного-то это галактика :-). Нужно убедится, что у объекта нет горизонта событий( правда , по некот. современным предположением кандидаты в Ч.Д., к-рые по сегодняшним представлениям стали называть”коллапсирующие объекты”, фактически не авершили пока своё окончательное развитие, т.е., предполагается( правда не всем), что у них горизонт событий пока не сформировался).Обязательно измерить массу объекта. Ещё,нужно учесть , что массы Зв.( и особенно в ТДС), определяются довольно достоверно, а вот радиусы измеряются приблизительно, поэтому ещё дополнительно к этому :отличия делаются ещё и по аккреции,это обязательно, , чаще всего ЧД , не ведёт себя , как рентгентовский пульсар , там будет наблюдаться лишь иррегулярная переменность р. излучения с характерными временами дельта t~rg/c~10(-4)c… а наблюдения , к-рые выполняются с бортов современных рентгеновских обсерваторий показывают что рентгеновские спектры аккрецирующих ЧДсистематически более жесткие, чем спектры аккрецирующих н.з., и простираются до энергий в несколько мегаэлектрон-вольт.Но строгая периодичность пульсации не есть основной признак отличия, если у нейтронки слабое мгнитное поле при аккреции на такую нейтронную звезду могут не наблюдаться регулярные пульсации , при слабом магнитном поле н.з. и несильном темпе аккреции вещества на ее поверхности могут происходить термоядерные взрывы накопленного вещества, приводящие к явлению рентгеновского барстера I типа - коротким (длительностью порядка 1-10 с) и мощным вспышкам интенсивности рентгеновского излучения, что также является характерным признаком аккрецирующей нейтронной звезды, обладающей твердой поверхностью.Один из критериев может быть тот факт, что ВН не обладает твердой поверхностью, аккреция вещества на нее не должна приводить к феномену рентгеновского барстера I типа. Разумеется, отсутствие этого феномена также является лишь необходимым критерием наличия ВН, итак , можно сформулировать важнейшие признаки аккрецирующей черной дыры: это мощное рентгеновское излучение, большая масса (более трех солнечных), отсутствие феноменов рентгеновского пульсара или рентгеновского барстера I типа. При этом вопрос о надежном определении массы релятивистского объекта в рентгеновской двойной системе является решающим при идентификации его с ЧД .И ЕЩЁ: преиод вращения ВН,гораздо невпример меньше ,чем ун.з.(0,5-1),если она вообще вращается.....

User pointofnoreturn, 24.05.2009 18:28 (#)

ФИЗИКА Н.З. ( продолжние).Остывание н.з.: В процессе коллапса , предшествующего образованию н.з., её вещ-во нагревается за счёт адибадического сжатия неравновесных бета процессов, а также из-за возможного взрыва ядерного горючего. Новобразованная н.з. будет довольно горячей, поэтому она никто не ожидает, что она образуется сразу в состоянии статического равновесия . Неизбежны появления колебательных движений вокруг точки устойчивого равновесия .Эти два вида энергии колебательная и тепловая предполагались у молодых н.з. Общий запас энергии у молодых н.з. предполагается очень большим.Короче, молодые н.з. очень горячие.Принимая тем-ру новорожденной н.з. в среднем Т~10(12)K,получим запас тепловой энергии : Qq~3/2kTn(M/mn)~2x10(53)эрг .Для отценки энергии колебаний примем амплитуду на поверхности равной:vos~0.1s.r.f(GM/R)~0.5c. И оттуда найдём энергию колебания при vo=vosr/R: если здесь использовать значение для центрального момента инерции н.з.: Ic= 4п интеграл (0---R) ro(4)dr, тогда это будет равно: Qo=(4п интеграл (0---R)vo(2)ror(2)dr)/2=(2пх0,002с(2)/100 R(2)) интеграл (0---R) ro(4)dr~10(51)эрг, Но , несмотря на такой солидный суммарный запас энергии её хватает ненадолго ,для поддержания светимости, до тех пор пока наблюдение н.з. ещё имеет смысл: L~Lo~4x10(33)эрг /с,тем-ра н.з. падает из-за нейтрного излучения. Вещ-во может считаться прозрачным для нейтрино только вне плотного горячего газа . Тем-ра нейтринной фотосферы Тню~10(12)К, а радиус Rnu~10(6) см. При Тn~Tnu~10(10)К сечение взаимодействия уменьшится и вещ-во н.з. станет прозрачной для нейтрино . По мере дальнейшего падения тем-ры скорость остывания уменьшается и нейтринная светимость уступит место фотонной светимости . А очень важную роль в скорости фотонного остывания н.з. играет магнитное поле , а также изменение ( а именно уменьшении) теплоёмкости за счёт свертекучести нейтронов. Сечение взаимодействия для квантов , соответствующих необычной волне с частотой ню , двигающихся вдоль рполя , сильно уменьшается ,сигма= сигма0( омега малая /омега малая в)(2) при омега малая< омега малая в, омега малая в=еВ/mec и это заметно уменьшает время остывания.По некот. расчётам светимость н.з. с В~4х10(13)Гс становится меньше Сол, за 400лет от момента образования , а это значительно меньше времени остывания , тау~1000лет( это без учёта эффекта сверхтекучести). Колебательная энергия н.з. также могла бы послужить источником энергии , возбуждение волн в горячей атмосфере н.з. привело бы к превращению колебательной энергии в тепловую и к достаточно большой рентгентовской светимости н.з., но этот источник энергии обычно быстро иссякает из-за неравновесных процессов слабого взаимодействия внутри н.з. Колебания также затухают за счёт того , что энергия уноситься нейтрино и превращается в тепло . Время затухания колебания за счёт реакций с участием протонов и нейтронов оценивается в 100лет, а если в центре н.з. имеются гипероны( ну так это по некоторым старым моделям), то диссипация энергии колебания в тепло происходит катастрофически быстро всего за одну или несколько сек.Т. о. и тепловая и колебательная энергии очень быстро теряются н.з. важнейшим источником энергии н.з. яв-ся вращение , к-рое обеспечивает радиосветимость пульсарам до 10(9) лет . Н.з. в ТДС оказывается мощным рентгентовским источником , светящимся за счёт аккреции . Наблюдения также показывают, что рентгентовским источником могут быть и одиночные н.з.( Крабовидная туманность). Короче, с математической точки зрения моделирование остывния сводится к решению уравнения диффузии тепла внутри звезды с учётом объёмных ( нейтринное излучение) и поверхностных- фотонное излучение) стоков энергии . Как правило, рассматривают одномерную диффузию вдоль радиальной координаты в сферически симметричной звезде.У Зв возраста около или больше 10(2)-10(3) лет , благодаря высокой теплопроводности внутренних слоёв формируется обширная – изотермическая внутренняя область , к-рая охватывает всё ядро и основную часть коры.В этом случае расчёты сильно упрощаются и сводятся к решению Ур. теплового баланса всй звезды : скорость уменьшения тепловой плотности энергией ( задаваемая плотной теплоёмкостью ) . Определяется фотонная и нейтринная светимость н.з.Соответственно основные элементы теории остывания включают 1) теплоёмкость н.з. 2) скорость нейтринных потерь энергии 3) зависимость фотонной светимости от тем-ры внутренней части н.з., определяемой терлопроводностью внешних слоёв. Характер остывание н.з. обусловлен многими праметрами звезды : Ур. состояния внутренних слоёв, сверхтекучестью нуклонов в ядре н.з., массой , магнитным полем, хим. составом поверхности и.т.д.При моделировании остывания н.з. рассчитывают кривые остывания – зависимости эффективной тем-ры поверхности звезды Тs от её возраста t.Эффективная тем-ра определяется определяет температурную фотонную светимость н.з.:Ly=4п r (2)сигма Тs(4), здесь сима-есть постоянная Стефана-Больцмана .Ну, а по ОТО светимость н.з., к-рую регистрирует удалённый наблюдатель , будет связана с локальной светимостью н.з. Ly таким соотношением: Ly( бесконечность)= Ly[1-rg/r]- rg=2GМ/с(2)- это гравитационный радиус н.з., а тем-ра, регистрируемая Земли , Тs( бесконечность) связана с локальной температурой Тs следущим соотношением: Тs( бесконечность)= Тs( бесконечность) кв. кор из 1- rg/r. При ускоренном остывании Тs падает на порядок почти за несколько лет и это приводит к уменьшению фотонной светимости почти в 10(4) раза, а при стандартном остывании в 10(2) раз.Если резумировать обощённые результаты наблюдения, то можно прийти к следущему выводу очень молодые н.з. остывают за счёт нейтринной светимости , а более старые за счёт фотонной.Более массивные н.з., во внутренней части ядер , к-рых разрешены прямые урка- процессы, остывают гораздо быстрее.Характерные времена остывания t~Т/Т` отценивается по условию теплового баланса элемента объёма вещ-ва: t~СТ/Qv, скорость нейтринных потерь энергии Qv , а С-удельная теплоёмкость .Появление сверхтекучести тоже довольно сильно влияет на остывание.С,Т, регулирует тем-ру звезды, ускоряя остывание( или наоборот, замедляя) в зависимости от параетров н.з. и заметно уменьшает разичия между ускоренным и стандартным остыванием. 1) Модифицированные урка-процессы, там в реакции принимает участие дополнительный нуклон участие в реакции дополнительной частицы снимает ограничения , к-рые накладывает закон сохранения импульса.Он похож на обычные реакции бета-распада или бета-захвата. В nре- плазме модифицированный( стандартный урка- процесс протикает может протекать по двум каналам: 1) 2n--.>n+p+e+v~e,n+p+e--.>2n+ve;
2)n+p--.>2p+e+v~e,2p+e--.>p+n+ve и это определяется, как протонная и нейтронная ветви модифицированного урка- процесса. Эти реакции возможны в ядре НЗ фактически с любыми уравнениями состояния . Именно модифицированные урка- процессы и есть основной механизм генерации нейтрино в данном случае, т.е. при стандартном остывании НЗ. Присутствие частицы-посредника необходимо для закона сохранения имульса, а вот прямой урка- процесс во внешней части ядра н.з. бывают сильно подавлены.Их запрет связан с малыми концентрациями электронов и протонов , в силу чего фермиовские импульсы n ,р и е- не удовлетворят “условию треугольника “:pFn(<)=pFe+рFp, необходимому для сохранения импульса ( а импульсы излучаемые нейтрино pv~ kвТ/с- можно не учитывать, они определяются тем-рой вещ-ва Т, а kв- это постоянная Больцмана). Скорость нейтринных потерь энергии Q(Mn)в нейтронной ветви модифицированного урка- процесса при ро~ро0 приблизительно будет равна <р>10(22)Т9(8) эрг/см(3)с, где Т9=Т/10(9) и
<р>Q(Mр) ~ Q(Mn)
2) Тормозное v излучение. Пары нейтрино и антинейтрино могут рождаться при столкновениин нуклонов из следущих реакций :2n--.>2n+v+v~,p+n---.> p+n+v+v~,2p--.>2p+v+v~. Зависимость выхода нейтрино от температуры в данных реакциях такая же , как и в модифицированных урка- процессах , но поток нормального несверхтекущего вещ-ва почти на два порядка ниже , эти процессы могут стать важными при наличии свертекучести.рождение нейтрино-антинейтринной пары возможно также при рассеянии электронов 2е--.>2e+ v+v~, в несверхтекущих средах этот процесс слабее модифицированных урка- процессов Q(NN)~10(19)T9(8), но при сверхтекущем состоянии , он становится очень важным механизмом , для остывания н.з. 3) Испускание ню при купперовском спаривании , этот процесс будет представлять собой испускание пары нейтрино-антинейтрино любого типа при переходе нуклона через щель в энергетическом спектре сверхтекучего вещества.А точнее ,данный процесс представляет собой испускание любого типа нейтрино нуклоном( нейтроном или протоном), в дисперсионном соотношении к-рого имеется энергеическая щель .: N--.>N+v+v~В отсутствие сверхтекучести подобное испускание нейтрино антинейтринной пары свободным нуклоном запрещено законами сохранения. . Скорость нейтринных потерь энергии в данном случае составит <р >Q(CP)~10(21)T9(7)F( тау) эрг/ см(3) с, здесь тау=Т/Те, Те-это температура , возникновения свертекучести , F( тау)- функция , к-рая имеет максимум F~1 при тау~0,4, а основное энерговыделение имеет место быть в интервале температур 0,2Te<T<Te и в этом диапвзоне мощность процесса может даже превзойти мощность нейтронных потерь от мод. н.п.Это и определяет важность “ куперовских” нейтрино для остывания н.з.Нейтринное излучение при куперовском спаривании протонов может оказаться много слабее из-за малости констант векторного нейтральнослабого тока с участием протонов. <p>4) Прямой урка- процесс описывался в гипероном состоянии н.з.Можно здесь просто добавить , что этот процесс становится разрешённым , когда доля протонов от полного числа барионов :хр= np/nb.B nре- вещ-ве для этого будет такое условие : <р>pFn(<)=2pFр и хе=1/9. В присутствии мюонов той же концентрации барионов nb доля протонов окажется настолько высоким , чем в nре- вещ-ве и очень снижается доля электронов., хе- становится немного выше и достигнет величины 0,148, а в случае релятивиских мюонов . В простейших случаях сверхплотного вещ-ва , к-рое состоит из свободных ферми-частиц , доля протнов невелика в любом случае хр<xe при любой плотности .Но в реалистических уравнениях это может так и не быть.( Богута-Латтимер) для многих процессов в реалистических Ур. хр несколько выше хе, в условиях где плотности намного выше ядерных . Поэтому во внутренних частях ядер довольно массивных н.з. могут быть разрешены прямые урка- процессы в случае нейтронной сверхтекучести.Более того прямой урка процесс разрешим при гипероном состоянии н.з.Ск-ть нейтронных потерь будет составлять: Q(D)~10(27)эрг/см(3)с. При T~Т(9)К-это становится на 5-6 порядков интенсивнее модиффициронного. При прямом урка- процессе в отсутствии свертекучести основной вклад вносят нуклоны с энергиями <p>| эпсилон – мю|<kT, а при появлении сверхтекучести появляется энергетическая щель, к-рая подавляет реакция, так же сильная свертекучесть ( снижает) подавляет теплоёмкость . Теплоёмкость сверхтекущих ферми-ситем хорошо изучен особенно для синглетного спаривания, но для астрофизики результатов, кроме гипотетических пока нет… При понижении тем-ры ниже критической, Т(<)~Tc,теплоёмкость будет испытывать скачёк , к-рый будет вызываться выделением скрытой теплоты .При дальнейшем пониженииT<<Tс теплоёмкость будет сильно подавляться наличием энергетической щели ...Хотя локальная теплоёмкость каждого сорта частиц определяются конкретным уравнением состояния , относительный вклад n, р и е в полную теплоёмкость ядра н.з. не сильно зависит от Ур. остояния .Примерно &#190; полной теплоёмкости обычно приходится на долю нейтронов ,1/4-это от протонов и лишь 5% вносится электронами.Поэтому сильная свертекучесть nри незатрагивании р изменит теплоёмкость н.з. в 4 раза, а при сверхтекучести протонов полная теплоёмкость изменится только на 25%, а при сильных сверхтекучестях n выживает лишь 5% теплоёмкости нормального ядра.Ассиметрия нуклонного состава вещ-ва н.з. сильно скажется на её остывании.До работы Пажа и Эпплгейта свертекучесть не определялась, но это учитывали потому , что это неизбежно возникало в микроскопических теориях сверхплотного вещ-ва.Но в последнее время пришли к пониманию того , что С.Т. является важным фактором влияющем на стандартное и ускоренное остывание н.з..при расчетах нейтронной светимости ядра н.з. , как правило , учитывается вклад нейтринной ветви модифицированного урка- процесса.П. и Э. первыми отметили интересную особенность н.з., где в ядрах разрешены прямые урка- процессы и присутствует сверхтекучесть нуклонов , по завршению тепловой релаксации температура поверхности таких Зв. быстро падает до некот значений: <p>Тs=Ts(Ti), отвечающей внутренней тем-ре. Ti= alfaTe и остаётся почти неизменной на всей последующей стадии . Здесь Те- критическая температура нейтронов и/или протонов в ядре , альфа~1 числовой коэффициент , тем-ра Тi- нечувствительна к прочим параметрам н.з.; н.з. быстро остывает до наступления с.т., к-рая подавляет ускорение остывания и “замораживает”( фиксирует, стабилизирует) внутреннюю тем-ру н.з. на уровне аТе. Т.о, можно изучать С.Т. ядер таких н.з., тем-ра поверхности уже известна из наблюдений.Н.з. в возрасте от 10(2)-10(5) лет , в ядре к-рой нуклоны сверхтекучи , является “термометром “этой самой сверхтекучести. Процесс испускания нейтрино при купперовском спаривании был впервые предложен в 1976 в работе (Флауэрс и др. 1976), затем вновь был исследован Воскресенским и Сенаторовым (1987), но в расчетах остывания н.з.стал учитываться только с 1997 года. В общем случае данный процесс уступает по эффективности генерации нейтрино прямым урка-процессам.Но, его учет при моделировании остывания н.з.обязателен, так как он действует в тех случаях, когда урка-процессы подавляются сверхтекучестью.Наличие сверхтекучести обусловленно притягивательной составляющей потенциала межнуклонного взаимодействия .Нейтроны могут быть сверхтекучими, как во внутренней коре, так и в ядре NS, ну , а протонная сверхтекучесть , возникает только в ядре. Теоретическое значение критических температур Теn иТеp перехода нейтронов и протонов в сверхтекучее состояние сильно будет зависить от метода учёта многочастичных взаимодействий , и , как правило, лежит в пределах Теn=10(8)-10(10)К, Теp=10(9)-10(10)К. Затухания Ландау в ядре звезды,тоже может заметно влиять на остывание молодых нейтральных звёзд , внутри к-рых завершается тепловая релаксация. Какие из перечисленных процессов действуют в конкретной NSс заданной массой и температурой зависит от свойств нейтронного вещества при плотностях, достигающихся в центрен.з.. Так диапазон масс NS и плотностей в их центрах зависит от жесткости уравнения состояния. Наибольшие массы достигаются при жестких уравнениях состояния. За возможность включения прямых урка-процессов во внутренних ядрах NSотвечает другой параметр уравнения состояния - так называемая "асимметрия". (В центрах NSc не очень высокой массой и низкими центральными н.з.плотностями прямые урка-процессы всегда запрещены, но для более массивных возможность протекания данных реакций почти не зависит от жесткости уравнения состояния…Присутствие протонной и/или нейтронной сверхтекучести и поведение их критических температур являются дополнительными параметрами задачи остывания горячей н.з.. Наличие и свойства сверхтекучести сильно зависят как от самого уравнения состояния, так и от метода учета многочастичных эффектов. Важность сверхтекучести для процессов остывания заключается в том, что ее наличие может частично или полностью подавлять урка-процессы и, таким образом, существенно изменять кривые остывания н.з., и ”главными скрипками” в дальнейшем остывании н.з. при сверхтекучести будут излучение нейтрино при куперовском спаривании и тормозное излучение нейтрино .

User pointofnoreturn, 24.05.2009 18:54 (#)

ЧТО ТАКОЕ “СИЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ”?: - Магнитное поле, силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В, который определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд. Магнитная индукция В определяет среднее макроскопическое М. п., создаваемое в данной точке поля как токами проводимости (движением свободных носителей зарядов), так и имеющимися намагниченными телами (ионами и атомами вещества). М. п., созданное токами проводимости и не зависящее от магнитных свойств вещества, характеризуется вектором напряжённости магнитного поля. Поля ~ 10(7 )Гс-10(8)Гс измерены у нескольких звёзд — ,магнитных зв.,белых карликов. Особенно большие (~ 10(10)—10(12) Гс) М. п. должны быть, по современным представлениям, у н.з. С М. п. космических объектов тесно связано ускорение заряженных частиц (электронов протонов, ядер) до релятивистских скоростей (близких к скорости света). При движении таких частиц в космических М. п. возникает электромагнитное синхротронное излучение. Индукция межзвёздного М. п., определённая по Зеемана эффекту (в радиолинии 21 см спектра водорода) и по Фарадея эффекту (вращению плоскости поляризации электромагнитного излучения в М. п.), составляет всего ~ 5•10(-7)Гс. В явлениях микромира роль М. п. столь же существенна, как и в космических масштабах. Это объясняется существованием у всех частиц — структурных элементов вещества (электронов, протонов, нейтронов) магнитного момента, а также действием М. п. на движущиеся электрические заряды. Если суммарный магнитный момент М частиц, образующих атом или молекулу, равен нулю, то такие атомы и молекулы называются диамагнитными. Атомы (ионы, молекулы) с М( № )0 называются парамагнитными. У всех атомов (как с М = 0, так и с М (№) 0) при наложении внешнего М. п. возникает индуцированный магнитный момент, направленный навстречу намагничивающему полю . Но у парамагнитных атомов в М. п. этот эффект маскируется преимущественным поворотом их магнитных моментов по полю . У парамагнетиков и ферромагнетиков намагниченность увеличивается с ростом внешнего М. п. (до состояния насыщения). Вид кривых намагничивания ферромагнетиков (и антиферромагнетиков) в значительной степени определяется магнитным взаимодействием атомных носителей магнетизма. Это взаимодействие обусловливает также большое разнообразие типов атомной магнитной структуры у ферримагнетиков. М. п. ядра составляет ~ 50 Гс. Внешнее М. п. и внутриатомные М. п., создаваемые электронами атома и его ядром, расщепляют энергетические уровни атома (Зеемана эффект); в результате спектры атомов приобретают сложное строение ( тонкая структура и сверхтонкая структура). Расстояния между зеемановскими подуровнями энергии (и соответствующими спектральными линиями) пропорциональны величине М. п., что позволяет спектральными методами определять значение М. п. С возникновением зеемановских подуровней энергии в М. п. и с квантовыми переходами между ними связано ещё одно важное физическое явление — резонансное поглощение веществом радиоволн (явление магнитного резонанса). М. п. обычно подразделяют на слабые (до 500 Гс), средние (500 Гс —выше 10кГс), сильные (больше10 кГс до 1 МГс) и сверхсильные (свыше 1 Мгс). Исследования СМП могут позволить , глубже понять процессы, происходящие в недрах планет и звёзд. Магнитное поле будет считаться очень сильным в том случае , когда эффект , вызываемый приложенным полем , сильно изменяет св-ва вещ-ва, например теплопроводность ,электропроводность диффузию и.т.д. Так действие магнитного поля на ферромагнетик – это коллективный эффект , он зависит от большого числа от плотности элементарных магнитных моментов в ферромагнетике ….( Ну о СМП речь и пойдёт, прада, это не будет подробно).Сильные магнитные поля удерживают в термоизоляции термоядерную плазму .. Ну, а ,например , степень влияния магнитного поля на транспортный коэффициенты плазмы будет зависеть от отношения частоты столкновения электронов к ларморовской частоте вращения электрона в магнитном поле.: we=eB/mec=1.76х10(7)B.Для плазмы магнитное поле будет сильным ,если нюe/омега малое е<<1. Частота столкновений электрона в полностью ионизированной плазме ve=(4 s.r.f2пe(4)Z(2)niA)/(3 s.r.f:me T0(3/2))=2,85х10(-5) (Аzni)/(10 T0(3/2)),здесь Z-заряд иона , А- кулоновский логорифм и получим условие для сильного магнитного поля В>>1,6Х10(-12) (Аzni)/(10 T0(3/2)), температура будет выражаться в электровольтах , магнитное поле в Гс, а плотность либо в соотношении гр / см(3) или , так: гсм(-3), ну и для типичного случая ( параметры лабораторной термоядерной плазмы плазмы, т,е. n~10(16)1/см(3) ,Т ~5кэВ), “ силными ” будут магнитные поля порядка 10кГс, а для космической межзвёздной плазмы:и 1Гс- является уже очень сильным , но в рамках классической физики нельзя дать классификацию магнитных полей. <р >Эту классификацию( cильное, среднее, слабое) можно получить только в квантовой физике.Это следует из сравнения энергии магнитного момента : мю В= (eh/2mec)B c характерной энергией частицы или системы . Магнитное поле , к-рое влияет на ориентацию спинов электронов или атомов в газе имеют температуру Т, это определяется условием : мю В >>kвT, или В >>1,49х10(4)Т|К|Гс[неравенство 1]. Магнитное поле ,где энергия магнитного момента мюВ> характерной энергии связи атома или молекулы , порядка Ry=me e(4)/2h(2), , по-другому обладают индукцией :В >В9 =( me e(3)c)/h(3)=2.35 10(9) Гс[<b/> неравенство 2]- это существенно изменит их энергию связи и энергию ионизации . Если магнитное поле таково , что радиус электронной орбиты в нижней зоне Ландау ро=( he/eB)(1/2) меньше , чем комптоновская длина электрона или , по-другому, выполняется условие : мюВ >mec(2),B>B13=4,4*10(13)Гс, тогда существенными становятся релятивиские эффекты . Магнитное поле B>B13 сильно влияет на распространение электромагнитных волн в ваккуме , тогда вакуум может поляризоваться, а электродинамика в таких полях делается уже нелинейной.Релятивиские эффекты в магнитных полях B>B13(B>10(13)Гс), в частности влияние на бета распад и на обратный бета распад ( захват электронов ядром).. существенно и интересно влияние такого поля на поток нейтрино , к-рый излучается н.з..В13=а(-2)В9, где а=е(2)/ hc-это постоянная тонкойструктуры . На поверхности н.з. выполняется [ неравенство 2], в таком магнитном поле расстояние между уровнями Ландау намного больше , чем энергия кулоновского взаимодействия электрона с ядром атома . Электронные оболочки атомов при этом полностью перестраиваются , и атомы , как раз преобретают формы тонких трубочек, они вытягиваются вдоль магнитного поля , с электронными спинами , ориентированными строго против магнитного поля.Это приводит к появлению вещ-ва с совершенно новыми и необычными св-ми.В зависимости от квантового состояния атома , основного или слабовозбуждённого , межатомное взаимодействие или слабое , так , что будет образовываться бозе- конденсат и переходит в сверхтекучее состояние , или достаточно сильное и тогда образуются длинные полимерные молекулярные цепочки и кристаллы с большой энергией связи..Бозе кондесация , в принципе , может быть возможным ( может начаться) для спин-поляризованного водорода при выполнении условия из [неравенства 1], это может стать реальным и для лабораторных условий , для полей порядка в несколько Тесла при темре меньше или раной 1К, но этот газ спин-поляризованных атомов водорода термодинамически неустойчив относительно рекомбинации с образованием мол-л водрода, энергия связи (4,6эВ)к-рой очень большая по сравнеию с мю В и поэтому , в данном случае бозе-кондесация спин-поляризованного водрода возможна только при достаточно большой плотности и очень низкой тем-ре ( экситоны в “ земных условиях”,для них условие в сильных магнитных полях такое: В >>Вех= (meff(2) e(3)c/ эпсилон (2) h(3),а значение сверхсильного магнитного поля зависит от св-в полупровдника, из-за увеличения энергии связи между экситонами и уменьшения взаимодействия между ними , жидкость экситонов приобретёт св-ва почти идеального бозе-кондесата ( бозе –газа), станет реальной и сверхтекучесть экситонной жидкости, в сильном магнитном поле бозе-кондесация экзитонов возможна при плотности экс. газа в В/Вех ln(B/Bex) раз больше , чем соответсвующая плотность при полном отсутствии магнитного поля( а0(-3)- а0- это боровский радиус экситона) .Немаловажно отметить влияние сильных магнитных полей ( в частности у пульсуров , порядка 10(12-13)Гс) на бета процесс … ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАГНИТОСФЕРЕ Н.З.:( в частности у пульсаров): Магнитное поле В0у н.з.( например у пульсаров) вблизи у поверхности достигает 10(11)-10(13) Гс и благодаря этому возникает и электрическое поле , его значение оценивается так: Есо~ (Омега большая R/c) Bo~10(10)-10(12) B/см( Ур.1), омега большая – соответственно угловая скорость вращения н.з., R- радиус н.з., а с- скорость света .В следствии поляризации поверхности н.з. электрическое поле имеет компаненту параллельную магнитному . Частицы , к-рые попадают в такое сильное магнитное поле , ускоряются и излучают жёсткое гамма излучение( у- кванты), они поглощаются магнитным полнм и генерируют электроно- позитронные пары . Так формируется магнитосфера пульсаров , образованная электронно- позитронной плазмой , находящейся в сильном магнитном поле н.з.. Магнитосфера занимает большую область она простирается на расстояние равном r~с/омега большая, это в 10(3)-10(4) раз больше радиуса н.з. Плазма , к-рая заполняет магнитосферу , экранирует продольное электрическое поле и вращается вместе с н.з., как твёрдое тело . Ну , для примера , такакя корротация наблюдается и в магнитосферах планет. При этом происходит поляризация плазмы ,запоняющей магнитосферу , образуется заряд корротации с плотностью : рос=-( омега большая В)/2пc, ne= рос/e=-( омега большая В)/2пcе ( Ур.2), е- это заряд электрона. Вращение заряда рос приводит к появлению электрических токов и максимальная величина плотности тока корротации jc= c roc=-( омега большая В)/2п ( Ур.3).Электрические токи деформируют ( возмущают?) магнитное поле н.з. Если вблизи н.з. роль таких возмущений велика, то на значительных от него расстояниях возмущения становятся большими и роль их делается определяющей . Благодаря действию токов , далёкие силовые линии магнитного поля вытягиваются и размыкаются , в конечном итоге. В магнитосфере , т.о, образуются две существенно различные группы силовых линий , замкнутые , те. возвращающиеся на поверхность и разомкнутые , уходящие на бесконечность . Разомкнутые линии выходят из небольших областей магнитных полюсов н.з., т.е. её , т.н., “ полярных шапок” их радиус : R~R0 s.r.f: омега большая /c<<R( Ур.4) и плазма вдоль разомкнутых силовых линий спокойно уходит от н.з., а вместе с ней уходит и заряд рос. Тогда вблизи полярных шапок будет нарушаться условие экранирования и корротации , и ,как следствие, будет возникать область ваккума , а в ней сильное потенциальное электрическое поле <p>Е~Ecos.r.f: омега большая R/c( Ур.5) и разность потенциалов на масштабе полярных шапок может достигать при этом величины |фм|~ EcoR0s.r.f: омега большая R/c; фм~( delta R/c)(3/2) Ro B0~10(13)-10(15)B( Ур.6), в таких условиях вакуум делается неустойчивым , в нём генерируется электронно – позитронная плазма . Механизм генерации плазмы состоится в следущем : электрическое поле Ф, возникает вблизи н.з. , в зависимости от знака рос, ускоряет одни частицы , скажем , позитроны , в стророну от н.з., а другие ( электроны) к н.з., при этом частицы движутся вдоль магнитного сильного поля .Силовые линии магнитного поля криволинейны и поэтому частицы, набрав достаточную энергию эпсилон ~еФм, начинают излучать высокочастотные изгибные у- кванты .Эти фотоны излучаются вдоль движения частиц , т.е. вдоль магнитно- силовых линий.Но из-за криволинейности магнитного поля фотон начинает пересикать его и постепенно достигает критического угла рождения электронно – позитронной пары , зависящей от энергии фотона и величины магнитного поля.То же будет происходить с частицами другого знака , движущимися в электрическом поле в другую сторону . Они также излучают изгибные фотоны , рождающие пары. Процесс ускорения и рождения пар далее повторяется и возникает цепная реакция размножения , позитронов и у- квантов вблизи н.з. Коэффицент размножения усиливается за счёт того , что рожденные на высоких уравнях Ландау в магнитном поле частицы генерирую синхотронное излучение – синхофотоны , к-рые тоже способны порождать пары . В результате образуется плазма , имеющая концентрацию на 3-5- порядков, превосходившую nc и эта плазма будет двигаться от н.з. со скоростью близкой к скорости света, с довольно широким разброзсом по энергиям частиц эпсилон.Характерный максимум распределения по энергиям находится при Лоренц- факторе у~ymin~ epsilon/ mc(2)~300-500, при у<уmin функция распределения резко обрывается . Все релятивиские частицы с энергией у~100-1000, движущие в криволинейном магнитном поле пульсара и дают изгибное излучение в диапазоне радиочастот 0,01-10ГГц, аналогичное обычному синхотронному , но очень важно , что длина ^r на много порядков больше расстояния между частицами , а её фазовая скорость равна скорости движения частиц. При этом возникает сильное коллективное взаимодействие волн и частиц, что приводит к черенковской генерации быстронаростающих гидродинамических изгибно- плазменных мод.На расстоянии 10-100R от (пульсара) н.з. эти моды трансформируются в обычное радиоизлучение ( мощный поток направленного радиоизлучения , у пульсара , на частотах 0,01-10ГГц, они идут из областей в окресности магнитных полюсов пульсара ). Стационарная генерация плазмы вблизи пульсара возникает только тогда , когда скачёк потенциала электрического поля между поверхностью н.з. и магнитосферой достигает определённой величины Фс<|Фм|, это зависит от периода вращения н.з.Р и величины магнитного поля В0, а также радиуса кривизны сиовой линии магнитного поля. Ну , например , если величина Фс~10(13) В и она довльно слабо будет зависить от св-в поверхности н.з. А т.к, Фм имеет всегда вполне определённый знак , к-рый совпадает с знаком заряда ро с, то только заряды такого знака ускоряются в сторону от поверхности н.з.( протоны и позитроны , чаще всего , уходят от н.з.). Процесс генерации электроно- позитронной плазмы будет сопровождаться протеканием электрического поля вдоль силовых линий магнитного поля , плотность тока порядка jc. Плотный ток I, стекающий с н.з. порядка Ic и там : Ic~ п R0 (2) jc,а полная разность потенциалов будет равна Фм, поэтому мощность тока W=IФм, она выделяется в магнитосфере в процессе генерации плазмы , гамма излучения и радиоизлучение . Наличие скачка потенциала Фс между поверхностью н.з. и магнитосферой приводит к тому , что электрическое поле в магнитосфере в области магнитных силовых линий уже не совпадает с полем корротации . Плазма в этой части магнитосферы не будет вращаться вместе с н.з. , как твёрдое тело , её скорость становится меньше . Продольный ток в магнитосфере над всей полярной шапкой течёт в одну сторону , чтоб это стало возможно необходимо существование обратного тока на поверхность пульсара . Вблизи световой поверхности Sc, где скорость вращения частиц плазмы будет приближаться к скорости света, соотношения равномерного вращения нарушается и возникает движение частиц поперёк магнитных силовых линий. Частицы там ускоряются до 10(13)эВ, позитроны и электроны двигаются вразные стророны. Благодаря этому вдоль световой поверхности образуется мощная струя электрического тока , текущая перпендикулярно магнитным силовым линиям . достигнув границы замкнутой магнитосферы , эта тока продолжает своё движение вдоль границы, разделяющей области открытых и замкнутых силовых линий , возращаясь на поверхность н.з.Ещё до поверхности токовая струя I s , кода она идёт уже по поверхности н.з., пересекает магнитные силовые линии . При этом возникает пондеромоторная сила Ампера Fа=(1/c) IsB0, к-рая и тормозит вращение н.з. Т.о., торможение н.з. может происходить и за счёт действия поверхностного тока.Энергия торможения частично выделяется продольным током .Короче , считается, что главную роль ( или лучше сказать,одна из главных?) в создании и поддержании активности н.з. играет продольный ток,циркулирующий в магнитосфере,а роль “ окружающей среды”, с ней можно фактически не считатья( она не играет такую уж важную роль,но “ среда” или вернее “фон” играет немаловажную роль, когда речь идёт о КЛ).Электродинамика магнитосферы пульсаров определяется взаимодействием электроно- позитронной плазмы.Это можно описать системой Ур. Максвелла для электрическогоЕ и магнитного В- полей и кинетических Ур. для функций распределения распределения электронов F(-) и позитронов F(+): divE= 4п рое, rotE=-(1/c)( дельта большаяВ/дельта большая t); rotВ= (4п/с) j+ (1/c)( дельта большаяE/дельта большая t), divB=0

Статические электрические поля невозможны в плазме из-за её высокой электропроводности – всякое отклонение от электронейтральности в плазме вызывает ток экранирующий поле .Но в нестационарных электромагнитных полях ускорение частиц возможно до очень высоких энергий .Даже при минимальных возможных периодах вращения н.з. размер волновой зоны ,где может происходить ускорение заряженных часиц , порядка L=cP/2п~100 км . У основания волновой зоны электрическое поле , к-рое вызывается максимально быстро изменяющимся магнитным полем , находится из ур. Максвелла и оказывается порядка напряжённости магнитного поля. Магнитное поле выше 10(11)Гс- может существенно повлиять на остывание н.з.Потому , что меняет теплопроводность н.з. Эволюция магнитного поля в магнитосфере н.з.:1)НЗ, с полем порядка 10(8)Гс и менее можно рассматривать , как незамагниченные, поскольку характерное замедление вращения такого объекта может привысить возраст нашей В., а при аккреции магнитное поле прижмётся к поверхности Зв. потоком бадающего вещ-ва(R^<RNS) и перестаёт оказывать какое либо влияние (R^- альвиолярный радиус) <p>2)Когда В > a(2)Bsh=2.4X10(9)Гс, а тождественна е(2)/ hc~1/137- это постоянная тонкой структуры , а Bsh=me(2)c(2)/(he)~4X10(13)Гс- это Швингеровское поле , гирорадиус электрона станет ниже гирорадиуса боровской арбиты в атоме водорода . Более сильные поля оказывают сильное влияние на структуру атомов, к-рые не ионизируются полностью даже на поверхности магнитаров. В первую очередь эти свойства скажутся на атмосферах н.з.Ближе к верхней границе интервала важными становится анизотропия и теплопроводность в коре н.з. и рассеяние излучения в атмосфере н.з. Заряженная частица может приобретать Емах= интеграл еЕ dx~3x10(19) Гс для типичного значения поля у поверхности быстровращающейся н.з.( около и больше 10(10)Гс)…. 3) В интервале Bsh=4X10(13)Гс до B меньше или равно 10(18) Гс начинает происходить ряд важных интересных процессов.Энергия первого уровня Ландау начнёт превышать энергию покоя электрона и становятся сущесвенными реакции расщепления фотона у---.>2у, однофотонного рождения электрон- позитронной пары у<----> е+е(-), при этом сечения последнего процесса для фотонов различной поляризацией в сильных магнитных полях когда B>> Bsh существенно различаются они происходят для очень энергичных фотонов h ню>> me c(2).Анизотропия атмосферного рассеяния и теплопроводности в коре н.з. ещё больше усиливается. Верхняя граница интервала 10(18)Гс определяется равенством энергии магнитного поля и гравитационной энергии связи н.з. . По-видимому, нет более сильных стационарного магнитного полях не может существовать на н.з.. Вопрос о механизме диссипации магнитного поля пока остаётся открытым.Необходимо понять сконцентрировано ли магнитное поле в коре н.з. или всё таки пронизывает её ядро, правда,последнее предположение можно совсем не исключать, а вот ,какую роль играет при этом аккреция(?); очень многое пока только на уровне предположений-гипотез. Механизмы ответственные за эволюцию поля в коре и ядре н.з. различны( пока ,конечно, нет твёрдой уверенности в том , что принимает лт ядро участие в генерации магнитного поля н.з.или нет? А также пока есть много неточностей в описании эволюции магнитного поля в ядре н.з.) .Диссипация магнитного поля оказывается тесным образом связана с тепловой эволюцией н.з.. Для стандартного остывания , при к-рой нейтринная светимость н.з. определяется в основном модифицированными урка-процессами , за первый миллион лет поле распадается от 2- до 1000 раз в зависимости от глубины залегания и уравнения состояния Зв…По мере остывания проводимость н.з. увеличивается и распад поля замедляется.Скорость распада на конечной стадии будет зависеть от примесьной проводимости .Например, при типичном значении сигма imp поле практически не уменьшается в течении 10(8) лет, но стоит магнитному полю продиффузировать сквозь всю кору и достигнуть сверхпроводящего ядра , распад становиться экспотенциальным.Когда другие процессы затухания магнитного поля в коре н.з. должно привести к антикорреляции между тем-рой и магнитным полем молодой н.з., чем меньше масса и тем-ра н.з. , тем меньше и её магнитное поле. ЭВОЛЮЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЯДРЕ Н.З.: При образовании н.з. в её ядре может возникнуть сильное магнитное поле . Пусть у нас это ядро состоит из nре, а сверхпроводимость отсутствует , то магнитное поле будет испытывать обычное омиеское затухание , если у нас радиотихая н.з., электросопротивление будет изотропно и мало ( диссипацию можно , тогда вообще такой медленной , что время её сравняется с возрастом В.). Если у нас не какая нибудь там,радиотихоня, а например , пульсар , или даже магнитар, то электросопротивления поперёк поля возрастёт ( может возрасти?) очень значительно из-за замагничивания е и р – компанентов , а это ускоряет диссипацию до 10 (6)-10(8) лет . При сверхпроводимости протонов ( это сверхпроводимость II- рода) эволюция поля будет определяться дрейфом флюксоидов ( время вытеснения последних из сверхпроводника с омической диффузией около 10(8) лет). Надо учесть пиннинг флюксоидов и вихривых нитей , то при замедлении вращения пульсара вихревые нити будут дрейфовать наружу , вытаскивая за собой флюксоид( фл., а в.н., это вихревые нити) , т.е.наблюдается выталкивание флюксоидов , оно происходит во время торможения пульсара, а если ещё учесть и проскальзывание фл. и в.н., и их взаимное трение , а также ещё надо принять во внимание силу , к-рая действует на фл. и пропорциональна градиенту сверхтекущей щели протонов , то будет как раз , модель , где фл. , находящиеся вблизи от самого центра н.з., дрейфуют к центру( модель Шринивасан, Хсу и Динг). Ну ,а в н.з. с кварковым ядром ( это проводник I-рода) , будет происходит вытеснение всего магнитного поля из ядра ( эффект Мейснера), на основе омической диффузии , подсчёты времени затухания будет около 10(4) лет……

User pointofnoreturn, 24.05.2009 19:15 (#)

Кое, что о теории н.з Пульсары являются( как уже говорилось) вращающимися н. з., oбладая массой порядка полутора солнечных, диаметром 10-16км, н. з. это самые плотные объекты. С.м. пульсара-магнитный диполь , ось к-рого наклонена к оси вращения, и радиоволны распространяются в виде конуса, направленного вдоль оси диполя. Откуда берётся сильное магнитное поле у н.з вообще( и у пульсаров в частности)? “Теория н.з.” пока ещё незавершенна, поэтому очень уж однозначного взгляда даже на этот вопрос пока нет, но зато есть общераспространённое предположение, к-рого чаще всего придерживаются( давайте его здесь придерживаться). Наиболее часто рассматриваемый механизм ,это генерации магнитных полей в сверхплотных Зв. считается механизм сжатия Зв. с первоначальным сохранением первоначального магнитного потока , а сохранение магнитного потока обеспечивается “вмороженностью” магнитных силовых линий ,это вызвано очень большой проводимостью вещ-ва н.з.магнитное сжатие будет расти при изотропном сжатии обычной звезды пропорционально r(2) или ро(2/3), здесь- r –некоторый срединный радиус , а ро –это плотность зв. Отсюда для начальной поля В~1Гс при начальном значении r~3х10(10)см, можно получить поле В~10(8)Гс и ро~10(12)г/см(3), начальное поле в магнитной звезде достигает 10(4)Гс, а в нейтронной Зв это значение будет достигать до 10(12)Гс у пульсарв и до 10(14-18) Гс у магнитара( о нём ниже) .А вот масса звезды( как можно предположить) меняться не будет, т.е. , можно считать , что ро r(3)= const, но это если не учитывать динамики процесса сжатия.Т.е. этот процесс образования сильного магнитного поля , в данном случае,можно представить себе так: при сжатии вещ-ва сохраняется поток магнитного поля через выделенный контур: <р>Ф~BR(2)=const.Св-ва вмороженности существенно облегчают анализ сил со стороны магнитного поля , возникающие при смещении плазмы от первоначально равновесного состояния и значительно упрощается устойчивости равновестных состояний плазмы .Но вот в отношении сохранения топологии магнитных силовых линий при более сложных движений плазмы дела обстоят довольно сложно; при сложном движении плазмы силовые линии с различным направлением могут подходить очень близко к друг другу( почти касаться), а при дальнейшем движении плазмы силовые линии могут даже в прежней топологии и могут “ перезамкнуться”.Роль ядра н.з., в качестве “генератора магнитного поля” пока невыяснена доконца. Ну вообщем, здесь речь пойдёт об едином уневерсальном механизме генерации магнитного поля , ну это , например, динамокак всем известно для работы динамо – механизма обязательно чтоб были движения плазмы , к-рые не обладают большой симметрией, такие движения очень часто встречаются в реальных условиях…, большинство решений , пригодных для сравнения с наблюдениями будут основаны на линейном приближении , где движения , создающие поле , будуче “заданными” не подвергаются влиянию поля. Такие уравнения в практике не очень хороши, потому, что линейные Ур. генерации однородны , в этом случае теория непозволяет вычеслить величину поля и даёт инкремент его наростания на начальной стадии . Отценки полей нередко получают из качественных соображений. Есть ряд объектов, для к-рых условия динамо- механизма не выполняются, но имеют большие магнитные поля. Для любого теории генерации поля очень будет не второстепене вопрос об устойчивости ( неустойчивости подаляют гораздо быстрее, чем омическая диссипация, в качестве примера можно привести тороидное поле , это яв-ся азимутальным и оно создаётся полоидальным током [ лапласиан,Вt]=( 4п/с)jp…, а кода ток течёт не вдоль силовых линий полоидального поля Bp, то появляется сила~[jpBp]/c,а возникающие при этом течения приведут к такой ситуации jp=kBp, происходит исчезновение компанеты ( Вр лапласиан) k=0. Ток jp может долго не затухать , где он течёт вдоль тех силовых линий , к-рые целиком лежат в области высокой проводимости, т.е. не выходят в поверхностные слои Зв.). Существуют и другие механизмы генерации КМП, это , например ,термотоки , эффект Толмена и.т.д., но сложность может заключаться в том , что время , к-рое необходимо в этих случаях для достижения наблюдаемых величин поля превысит время жизни объекта. Эти механизмы должны будут рассматриваться как источник “ затравочного поля” … Закон Ома в движущейся незамагниченной плазме можно например записать так: j= sigma{E+ ( лапласиан мюе/е)+[( v/c),B- эта лапласиан Т-[j,B]/ecNe}( Ур.1),j- ток , сигма – это проводимость ,Е= лапласиан ф+(А/с)- это есть электрическое поле , v- скорость плазмы , Ne- концентрация электронов ,мю е- хим потенциал электронов , эта- термоэлектрический коэффициент , лапласиан мюе=( лапласиан Ре/ Ne)- se лапласиан Т, там Ре- это давление электронов , а se-энтропия на один электрон ,В= mН- магнитная индукция, если принимать( а это можно смело считать , что так), m( проницаемость магнитной плазмы=1),величину В- можно ( и так всегда делают) называют магнитным полем. Из Ур.1 и Ур. Мкксвелла получают : дельта В/ дельта t=[лапласиан,[vB]]+(c(2)/4п)[ лапласиан,(1/sigma[лапласиан,B)]-[ лапласиан, [j,B]/ecNe]- c[ лаплпласиан эта, лаплпласианТ] (Ур.2) и первый член поля будет описывать изменение поля при движении среды ( динамо- теория на этом основана), второй омическое затухание поля , а третий член связан с эффектом Холла. В поверхностных не полностью ионизованных слоях звезды роль столкновения электронов друг с другом гораздо меньше , нежели чем, с ионами и атомами, там также возникает эффект, к-рый называют “батарейным ” , это когда градиент электронной концентрации не параллелен градиенту давления электронов( примером может служить эффект Бирмана , это частный случай, когда есть несовпадение изотерм и изобар в дифференциально вращающихся Зв.). Хоть есть и др. походы к этому вопросу,( а это предположеие имеет ряд заметных недочётов) он ( этот подход),астаётсясамым распространённым, хотя бы потому, что в пользу его говорит тот факт, что при рассмотрении и расчёте др. моделей, чаще всего выходит , что время генерации поля нужной величины превышает время жизни Зв.… Электромагнитное излучение пульсара возникает за счет его энергии вращения. Т.о. звезда замедляется, период растет, что позволяет оценить магнитное поле. Хотя увеличение периода составляет всего одну миллионную долю секунды за 100 лет, эту величину можно измерить с высокой точностью по радионаблюдениям. И,согласуясь с простой моделью магнитного диполя, можно получить , что темп замедления пропорционален B(2)/P, где P - период вращения звезды, а B - ее магнитное поле. Но в некоторых случаях магнитное поле можно измерить и напрямую ; надо при этом учитывать, что для пульсаров , к-рые излучают в рентгеновском диапазоне, зависимость между полем и замедлением не так уж и чётко зачерчена ,ну ведь известно же, что в сильном магнитном поле электроны вынуждены двигаться вдоль силовых линий. Когда же магнитное поле "сжимает" электроны в направлении тангенциальном движению до величины меньшей их де Бройлевской волны, то становятся существенными квантовые эффекты. Движение становится квантованным, появляются дискретные уровни - уровни Ландау, -к-рые даются соотношением : En~nhwc/2п , где омега малаяс=еВ/mec- это есть циклотронная частота, me- заряд и масса электрона, h- постоянная Планка, а с-скрость света. Прямое измерение магнитного поля звезды достигается регистрацией эмиссионной линии на частоте, соответствующей переходам электрона с одного уровня Ландау на другой. Н.з.,это есть сильно замагниченные объекты с полями порядка 10(12)Гс. Р. Дункан и К. Томпсон показали, что конвективные движения и быстрое вращение во время образования нейтронной звезды приводят к появлению полей вплоть до 10(16), они назвали эти Зв. магнетарами(SGR). SGR:- Н.з. были идентифицированы как источники мощных гамма-всплесков. Для объяснения мощных гамма и рентгеновских вспышек была предложена модель магнетара-нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем. Если нейтронная звезда рождается, вращаясь очень быстро, то совместное влияние вращения и конвекции, к-рая играет важную роль в первые несколько секунд существования нейтронки , может создать огромное магнитное поле в результате сложного процесса, известного как “активное динамо ”, можно предположить, что именно этот механизм в горячей, новорожденной нейтронной звезде, может создать магнитное поле, во много раз более высокое, чем поле пульсара Когда звезда охлаждается (секунд через 10 или 20), конвекция и действие динамо прекращаются,но и этого времени вполне достаточно , чтоб “родился” магнитар. Магнитное поле вращающейся Зв. не бывает устойчивым , и резкая перестройка его структуры может со провождаться выбросом колоссальных количеств энергии( ну можно , как аналогию привести в пример Землю- периодическая переброска магнитных полюсов или Сол., сол. вспышки) . В магнетаре доступная магнитная энергия более, чем достаточна для гигантских вспышек. Вообщем, принято считать , что магнетары есть фазы жизни одного и того же класса объектов, нейтронок… Магнитары и пульсары — это нейтронные звезды, только если первый подвержен редким “звездотрясениям” и невероятно мощным выбросам мягких гамма-квантов, то второй — с регулярно излучает в пространство радиоимпульсы(радиопульсары), первый магнитар был открыт в 1979 г. в Большом Магеллановом облаке благодаря регистрации очень мощного всплеска мягкого гамма-излучения. регистрации очень мощного всплеска мягкого гамма-излучения. Для них характерны 3 вида всплесков: а) слабые,в) промежуточные и с) сильные. Ну слабые всплески проявляют себя чаще.. Образование магнитаров, когда SN коллапсирует до NS, т.е. также , как и радио и рентген- пульсары,but,it is estimated that about 1 in 10 supernova explosions results in a magnetar rather than a more standard neutron star or pulsar.. When, in a supernova, a star collapses to a neutron star, its magnetic field increases dramatically in strength (halving a linear dimension increases the magnetic field fourfold). Магнитар со средним полем <В> у себя внутри , может обеспечить за счёт распада данного поля светимость L в течении интервала времени : tau =(<В(2)>/8п)х(4п/3)R(3)NSx(1/L)= (<В(2)> R(3) NSx)/6L. При условиях, когда сверхсильном магнитном поле ( на поверхности В~10(15)Гс или 10(11)Т, как это наблюдается у магнитаров, проявляется квантовый характер процессов излучения и распада фотонов и рождения электроно-позитронных пар в сильном магнитном поле электроны и позитроны двигаются вдоль силовых линий магнитного поля . Траектории частиц искривлены , это связано с геометрией поля, потому и происходит излучение изгибных фотонов.Они летят практически по касательной , практически, к линии магнитного поля , потому что частицы их излучающие яв-ся ультрарелятивискими , а характерный угол конуса излучения обратно пропорционален Лоренц-фактору частиц.Фотон пересекает силовые линии и при достижении некоторого критического угла происходит однофотонное рождение позитрон-электроной пары.Есть существенные отличия данных процессов от процессов рождения плазмы в магнитосфере обычного пульсара с поверхностным полем В~10(12) Гс от того , что происходит в магнитарах. Первое, в магнитосфере магнитара рождение фотоном пары , как предполагают, должно происходить сразу на нулевом уровне Ландау, это вызвано с одной стороны , с величиной магнитного поля , а с другой, с движением этого фотона под малым углом к полю.В магнитосфере пульсара рождение фотоном пары частиц будет происходить на высоких уровнях Ландау, а также почти сразу переходя на нулевой уровень , высвечивать синхрофотоны , к-рые в свою очередь тоже могут рождать пары.Во- вторых ,в сильном магнитном поле становится существенным процесс распада фотона на два и это приводит к тому, что испущенный изгибной квант , когда распространяется в магнитном поле , успеет распасться раньше , чем будет достигнут критический уровень и произойдёт рождение эл.-поз. пары. Два образовашихся фотона будут обладать вдвое меньшей энергией , а значит , критический уровень будет вдвое больше , что увеличит их свободный пролёт до рождения пары , а за это время образовавшиеся фотоны могут распастся , и рождения плазмы может не происходить.Но , отметим , что распад фотона в сверхсильном магнитном поле не изменяет коренным образом картину изгибного каскада.Это происходит потому, что, во-первых, распад одной из поляризаций фотона строго запрещён , поэтому поведение такой системы значительно отличается от такой , в к-рой возможен распад фотонов обеих поляризаций, в последнем случае система будет характеризоваться тем, что с течением времени устанавливается не зависящие от начальных условий стационарные спектры с большим показателем , чего не наблюдается в первом случае.Потом, если вероятность распада фотона зависит только от его энергии и не зависит от конкретного вида ядра фрагментации.При начальных условиях в виде степенной функции они тоже имеют степенный вид с таким же показателем степени и коэффициентом перед степенью , к-рый отличается от начального лишь на небольшое слагаемое.При конечном времени в спектре изгибных фотонов можно выделить границу ,разделяющие две области , в одной из к-рых спектр ещё не изменился существенным образом , а в другой он уже вышел на асимптотическое значение.Но ,несмотря на отсутствие зависимости временной асимптотики спектра фотона от ядра в случае равновероятного распада , скорость выхода на асимптотическое значение всётаки сильно зависит от вида ядра.Условие самосогласование процессов в каскаде в случае сверхсильного поля и в асимптотике больших Лоренц-факторов частиц приводит к значению показателя из спектра в(бета)=3.5. спектр будет более крутым , нежели чем спектр частиц в обычных пульсарах, там в~2. Наверняка это будет связано с отсутствием процессов излучения синхрофотонов в сверхсильном магнитном поле.Если же Лоренц-фактор частиц не очень большой , то коффицент затухания фотонов за счёт рождения электрон- позитронных пар фактически обращается в нуль, в данном случае рождение плазмы не происходит.Это приводит к сильной зависимости эффективности изгибного каскада от режима ускорения частиц.Когда( если?) возникновение ускоряющего электрического поля определяется отличием плотности заряда в магнитосфере от голдрайховского , к-рое обусловлено движением частиц вдоль силовых линий магнитного поля , то при задании нулевого потенциала на поверхности магнитара и на поверхности, охватывающей пучок открытых силовых линий , образующих полярную область , Лоренц-фактор вначале растёт линейно с расстоянием от поверхности Зв., а на бесконечности выйдет на некоторое асимптотическое значение.Хоть , конечно частицы в состоянии достигнуть достаточной энергии на далёких расстояниях , но наростание энергии будет происходить медленнее , чем увеличение радиуса кривизны свободного пробега при изгибном излучении, поэтому, в случае рассматриваемой модели ускорения частиц , данная зависимость даст основания считать , что изгибной каскад не эффективен , поэтому видимо следует искать другие механизмы рождения плазмы в магнитосфере магнитара , о таком механизме могут свидетельствоавть наблюдаемые ( обнаруженные?) радиоизлучение рентгеновских SGR ( они похожи на такие у аномальных рентгеновских пульсаров) на высоких частотах. , возникающие после рентгеновской вспышки . Т.Е., НЕСМОТРЯ НА ОТЛИЧИЯ ПРОЦЕССОВ, РОЖДЕНИЕ ПЛАЗМЫ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ НЕ ПОДАВЛЯЕТСЯ. Как уже было сказано, в более слабом магнитном поле , каскад усиливается за счёт того , что частицы рождаются на высоких уровнях Ландау и , когда переходят на основной уровень излучают синхрофотон ,значительно увеличивая Гольдайха- Джулиана nGJ,разделяющее вакуумную магнитосферу Зв., где генерируется нестационарное магнитное поле ( магнитно-дипольная волна) и стационарной магнитной плазмой nGJ=-В омега большая /2п се.Это плотность у поверхности у пульсара.Каскадное рождение электронов и позитронов в магнитосфере радиопульсаров приводит к значению плотности существенно превышающее nGJ и величина множественности рождения плазмы ^=n/nGJон достигает 10(5), но и в магнитарах где В>1 множественность рождения плазмы составят такую же величину, но пр В>1 будет отсутствовать второе покаление частиц, т.е. частицы рождённые синхрофотонами , но плотность первого покаления от изгибных фотонов пропорциональна напряжённости именно магнитного поля ….

User pointofnoreturn, 24.05.2009 19:24 (#)

Очень люблю нейтронки( все без исключения), но уже начинаю немного уставать. Поэтому можно не буду сильно детализировать аккрецию?

Аккреция: Для стандартной н.з.( радиопульсара) 10(12) Гс и медленным периодом затухания тау > 10(8) лет , аккреция из МСЗ будет начинаться не меньше , чем через 10(9)лет. Аккреция на молодые н.з., возможна либо при высоких значениях электромагнитного поля и/или когда у н.з. большая плотность. Аккреция оказывает влияние на эволюцию магнитного поля . Вопервых, она будет нагревать поверхность Зв., уменьшая тем самым проводимость, во вторых, будет возникать поток вещ-ва к центру SN, к-рый будет переносить поле в более глубокие слои Зв.Например, аккреция с темпом меньше 10(-14)Мо будет незначительно ускорять разпад поля. Итак, для одиночных NS –этим эффектом можно пренебречь.Аккреция может также и экранировать магнитное поле ( Бисантов- Коган и Комберг). Для реализации такокого механизма в слое вещ-ва над магнитным полем должны быть подавлены неустойчивости.Возможен также механизм , при к-ром поле из ядра NS “ выпихивается” в кору за счёт вращения или архимедовой силы и затухает там же за сёт омических потерь… В ТДС аккреция, как правило, мощнее, чем в случае одиночных звезд... Аккреция на одиночные объекты будет отличаться от аккреции в ТДС, во-первых там будет отсутствовать орбитальный момент , во вторых темп аккреции будет невелик , при аккреции Бонди(одиночная NS, аккретирующае вещ-во межзвёздной среды) , NS- может иметь светимость порядка 10(32)эрг/с. Если NS будет находится в плотном молекулярном облаке , то светимость может существенно возрасти.Запишем темп аккреции так: М= сигма ро бесконечность vбесконечность . В случае сферической аккреции радиус грав. захвата будет равен : RG=(2G M)/cs(2) ,сs-это скорость звука в межзвёздной среде(МСЗ) вдали от NS и М= 4п RG(2) ро бесконечность cs экспонент. сs(-3).Есть сильная зависимость аккреции от тем-ры и поэтому вопрос прогрева МЗС излучением НЗ очень важен.Прогрев аккрецию не останавливает.В случае цилиндрической аккреции ( v бесконечность >cs) изменяется ф-ла радиусагравитационного захвата : RG=(2G M)/(cs(2)+ v бесконечность(2)) и ,т.о.,для темпа аккреции будет: М=кп((2GM)(2)/ (cs(2)+ v бесконечность(2))) x ро бесконечность, коэффициэнт пропорциональности к , зависит от скорости вращения NS, будем для простоты считать его равным единице, надо сказать, что точные аналитические решения в данном случае отсутствуют. Наиболее эффективно процесс образования АД будет происходить в ТДС, когда одна из звёзд превращается в компактный релятивиский объект ( будь то белый карлик, ВН или нейтронная Зв.), а другая заполняет свою полость Роша , через точку Лагранжа ( L1) вещ-во покидает нормальную оптическую звезду и оказывается в области Роша компактного объекта , а блогодоря наличию углового момента газ не падает сразу , а образует вращающеесявокруг Зв. кольцо, к-рое из-за перпеноса момента может расплываться в АД.Газовая струя , истекающая из оптической Зв. через точку Лагранжа , ударяет в диск с выделением большого кол-ва энергии( hot spot). Компактные объекты имеют следущие радиусы: 1)Для ВН :RBH=Rg=2GM1/c(2);
2) For NS: R NS~(1:2)x10(6) см
3) радиусы белых карликов примерно в 100 раз меньше радиуса Сол.Если релятивиская зв. не обладает магнитным полем , то можно считать что внутренняя граница АД – r1- простирается до поверхности Зв.Магнитное поле может разрушить аккреционный диск(АД) на расстоянии существенно превышающий радиус аккрецирующего объекта . магнитные поля у нейтронных звёзд могут достигать до 10(12) Гс.Диск будет разрушаться магнитным полем нейтронной Зв . уже на расстоянии альвеновского радиуса r1 около 10(8): 10(9) см (Прингл и Рис).Значение радиуса внешней границы аккреционного диска R – будет определяться параметрами двойной системы , прежде всего орбитальным периодом Р и массой оптической зв. М2, а также темпом потери её массы , а ещё процессами , к-рые будут происходить в АД.Вследствии большого различия физ. процессов в ТДС могут встречаться любые ситуации , тогда АД может занять всю полость Роша компактного объекта .А расстояния между компанентами могут лежать в широком диапазоне 0,2(<)= a/Ro(<)~2000.Аккреторы замагниченных нейтронных Зв., к-рые находятся на стадии аккреции . Допустим у нас рентгеновские пульсары ( источники ренгеновского излучения ) и/ или рентгеновские барстеры ( источники переменного периодического излучения), во всяком случае речь сейчас пойдёт о них . У ренгентовских источников наблюдаются сложное временное поведение блеска : выделяю периодические, квазипериодические и случайные изменения( тому будут виной очень разные причины).Известно несколько десятков рентгеновских пульсаров , среди к-рых будут наблюдаться , как системы с массивными ОВ , так и с красными карликами и гигантами.Первичным компанентом является вращающаяся нейтронная Зв. с сильным магнитным полем 10(12)Гс. Конвективные движения и быстрое вращение могут привести к появлению полей вплоть до 10(16)Гс- эти объекты будут уже называться магнитарами … Значительная часть наблюдаемых н.з. в ходе эволюции увеличивают свою массу . но насколько сильно происходит такое изменение?Логично считать , что причиной изменения массы вполне может быть аккреция , но полное изменение массы аккретирующей н.з. дельта М будет определяться не только темпом аккреции , но и её продолжительностью: дельта М= интеграл (0---Та)М*(t)dt=M*Ta, здесь М*-есть средний темп аккреции , а Та- время жизни аккретирующей н.з..В данном случае темп аккреции –есть кол-во вещ-ва , к-рое достигает поверхности н.з., это может отличаться от классических ф-л Бонди-Хойла . Если у нас наблюдается ТДС, там 3-режима аккреции на н.з.,это собственно акрреция, супер- и гипераккреция.Режим обычной аккреции будет реализовываться , когда всё захваченное грав. полем н.з. вещ-во падает на её поверхность . но последнее бывает возможно только когда сила давления излучения и электромагнитные силы , к-рые связанны с сбственным магнитным полем и вращением н.з., будут малы по сравнению с силой тяжести, тогда увеличение массы будет определяться газодинамикой аккреции на радиусе грав. захвата , или , в случае заполнения звездой-донором полости Роша, отношением масс компанентов ТДС и эволюционным состоянием оптического компаньёна . В таком случае аккретор будет наблюдаться , как источник рентгентовского излучения со светимостью Lr=M*(GMr/R*),здесь Mr и R*- масса и радиус н.з., а темп аккреции вещ-ва М* будет определяться ф-лой БондиХойла. Опираясь на р. светимость аккретора Lr и основные параметры, оценивают массу аккумулируемого вещ-ва на поверхность аккр. Зв. дельта М за стадию аккр.: дельта М=(LrR*Ta)/(G Mr) , для массивных зв., чья жизнь не превышает 10(7) лет , набор массы из звёздного ветра пренебрежительно мал , ну , а вот у мломассивных систем при заполнении полости Роша рост массы рост массы будет значительным и будет составлять единицы массы Сол.. Режим супераккреции на замагниченную н.з. был довольно поледовательно разработан Липуновым . сверхкритическая аккреция будет реализоваться имеено в дисковом случае , тогда может удасться оценить главные характеристики – темп аккреции , радиус магнитосферы и Ур. эволюции . аккрецию называют сверхкритической , когда эергия выделяемая на радиусе остановки аккреционного потока превзойдёт эддингтоновский предел :М*( G Mr)/Rstop>L edd=1.38x10(38)(Mr/Mo) эрг/с,
М*>М* крит.=10(8) Мо/год., ну и здесь Rstop- это либо радиус н.з, или радиус магнитосферы н.з.( это более верно). В случае сильно замагниченных н.з. всё вещ-во с магнитосферы будет поступать на магнитные полюса и там высветиться грав. энергия.если тем-ра , к-рую грубо можно определить по чернотельной ф-лой: S sigmaT(4)= M*(G Mr)/R*будет превышать 5х10(9)К, в данном случае S- это площадь основания аккр. колонки и основная энергия будет уходить в виде нейтрино и не будет препятствовать аккреции. В этом случае темп увеличения массы н.з. будет M*~M*crit( R^/R*)(2)>>Mcrit, а если тем-ра станет нже , то верхний предел темпа аккреции будет определяться стандартным эддингтоновским пределом для поверхности н.з.Гиппераккреция, значительная часть н.з. в процессе эволюции в ТДС может проходить стадию “ под общей оболочкой”, ну и в данном случае н.з. будет , как бы погружена в оптический компаньон и какое-то время будет двигаться по спирали в довольно плотном вещ-ве ( 10(2) лет небольше). Формально опрделённый по ф-лам Б-Х темп аккр. окажется на 4-5- порядка выше критической и по идее Шевалье будет приводить к режму супераккреции . Сложность, правда, составляет именно детальная теория гипераккреции и стадии под общей оболочкой( это и наблюдать довольно сложно). А кол-во аккретируемого н.з. вещ-ва можно определить так : дельтаМ= итеграл(0---Т гипер) (1/4)( Rg/a)(2) M* dt~(1/4)( Mopt- M core)(Mr/Mopt)(2), Т гипер- это время гипераккреции , Rg- это есть радиус грав. захвата , а- это начальное значение большой полуоси ТДС, M core- это масса ядра опт Зв. на начальной стадии гипераккр, а Mr-масса радиопульсара на нач. стадии гипераккр. За время где-то датируемое до 2004-2005гг были измерены массы ьолее десятка из наблюдаемых н.з. и в среднем точность отценки их массы состаляла около 0,5 Сол. масс., т.о. наблюдаемый материал позволял хотя бы и чисто эмпирически проверить гипотезу об аккумуляции вещ-ва н.з.. Известно , что наблюдаемый период вращения аккр. н.з. является результатом двух конкурирующих между собой процессов , это ускорения н.з. за счёт передачи углового момента вещ-вом аккр. диска и процесса торможения , явл-ся результатом взаимодействия тороидальной компанеты магнитного поля н.з. с переферическими частями аккр. диска. Потом , спустя определённое вр. устанавливается равновесие меду ускор. и тормоз. моментами сил и равновесный период вращения аккр. н.з. будет пропорционален её магнитно-дипольному моменту. Т.о., для н.з. , прошедшей стадию акр. будет выполнятся корреляция между её магнитным полем и периодом собственного вращения….. НУ А ДЕТАЛИ АКК У МП( милсек пульсаров) НАВЕРНЯКА ЕСТЬ В СТАТЬЕ.

User pointofnoreturn, 24.05.2009 20:05 (#)

http://www.iki.rssi.ru/annual/2006/215-zvezd-06.htm http://www.grani.ru/Society/Science/d.150821.html?thread=2454211#cmnt2 454211 http://ufn.ru/ufn99/ufn99_8/Russian/r998a.pdf

User dedmorozov, 25.05.2009 03:35 (#)

to pointofnoreturn

Не думал я, что данная тема может настолько увлечь некомпетентного в астрофизике человека (я себя имею в виду), но читал вышеизложенное с интересом и, клянусь! - не жалею о потерянном времени. Спасибо.

User pointofnoreturn, 25.05.2009 12:25 (#)

Господину Деду морозову.Спасибо на добром слове и если так заинтересовало, могу порекомендовать вот это.Вам это очень понравится;-)

http://astra.prao.psn.ru/SAM/KOI/astrotxt.htm Что касается нейтронок, то они интересны не только астрофизикам и астрономам,это очень интересный объект. It was very interesting talking to you,goodbye...I'm afraid I must go

User supernova_123, 26.05.2009 01:50 (#)

есть у Липунова хорошая книжка по НЗ

Примерно лет 5 назад прочитал книжку "Астрофизика нейтронных звезд" - Липунов В.М. (год издания вроде 1987-1989). Отличная книга. Оттуда узнал очень много - то чего на популярных ресурсах не пишут - непростая, захватывающая наука, без газетно-интернетовских "пугалок", примитивщины. И главное - понятная неспециалисту. Было бы здорово, если Вы, point, издали когда-нибудь такого рода труд - по современной физике нейтронных звезд...(трудно, деньги, время и т.п., но блин, это, по-моему, стоит того...)/ Пока приходится радоваться только Вашим мини-статейкам на Элементах..

User supernova_123, 26.05.2009 01:59 (#)

...и другие книжки

Если кто интересуется астрофизикой, могу порекомендовать: "Планетарные туманности" Гурзадяна, "Строение и эволюция звезд" Шварцшильда, "Реликтовое излучение Вселенной" Насельского, и совсем свежая - "Введение в теорию ранней Вселенной" (Горбунов, Рубаков). Все это (кроме последней книги) можно найти в крупных библиотеках.

User pointofnoreturn, 29.05.2009 00:20 (#)

Господин SN,простите, что не сразу Вас правильно понял

http://xray.sai.msu.ru/~polar/my.html http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0205/0205298.pdf Вы ,пожалуй , спутали меня с тем человеком, к-рый в ссылках( с уважаемым господином С.Б. Поповым, во второй ссылке,как раз, С.Б. Попов и М.Е. Прохоров,это -"Астрофизика одиночных нейтронок".).Ничего это бывает;-))

User supernova_123, 31.05.2009 02:54 (#)

пожалуй

если и спутал, то это даже хорошо - чем больше людей, популяризующих астрофизику, тем лучше)

Анонимные комментарии не принимаются.

Войти | Зарегистрироваться | Войти через:

Комментарии от анонимных пользователей не принимаются

Войти | Зарегистрироваться | Войти через: