脉冲星物态的天体物理研究

The state of pulsar, relating astrophysics and theoretical physics, is important for our understanding towards astronomy phenomenons and the interaction between quarks. Various manifestations of pulsar-like compact stars and non-perturbative QCD (quantum chromo-dynamics) might imply that, in compact stars at a few nuclear densities and extremely low temperature, quarks could couple strongly with eath other, which might render quarks grouped in clusters. In this project, we will study strong interacting systems by combining the astrophysical observations and theoretical physics, and research further on the properties of quark-clusters. On the other hand, we will also try to explore the possible astrophysical consequences of quark-cluster stars and understand different observations of pulsars. The study in this project is meaningful for us to explore the nature of pulsars and explain the related astrophysical processes, and could provide us an effective way to study the properties of strong interaction at low energy scales.

脉冲星的物态一直受天文和理论物理两领域的学者所关注，它对于人们更好地理解天文学现象和探讨夸克之间相互作用的基本规律都有重要意义。各类致密天体观测现象和量子色动力学的非微扰效应可能暗示：在脉冲星内部高密低温的物理条件下，夸克因强耦合效应在位形空间凝聚成夸克集团。本项目将进一步结合丰富的天文学观测和理论物理方法，着眼于脉冲星内部的物理条件下强相互作用体系的物质状态和相互作用性质，对夸克集团的性质在已有的研究基础上做更深入的研究，同时探讨夸克集团星可能的天体物理后果，并理解脉冲星类天体丰富的观测现象，比如质量和半径、表面特征、磁场结构和能量爆发过程等。本项目对于人们认识脉冲星的本质和相关天体物理过程、探索强相互作用在低能标下的性质具有重要意义。本项目组在相关方面已经具有良好的研究基础，相信能保证本项目顺利完成。

脉冲星类致密天体的内部物质组成是天体物理学领域的重要问题，也是即将建好的国内FAST（500米口径球面望远镜）以及国际合作项目SKA（平方公里阵列）的主要科学目标之一。各种脉冲星类天体的观测现象和QCD（量子色动力学）非微扰效应可能暗示：在脉冲星类天体内部的物理条件下，夸克可能因强耦合效应凝聚成夸克集团。最近，两倍太阳质量脉冲星的发现，无疑对于脉冲星的内部物态给出了很强的限制，引发了许多讨论，而我们以往的研究表明，夸克集团物质组成的星体可以自然地拥有较大的质量。在此项目中，本项目组基于以往的研究，结合最近格点QCD的结果，对夸克集团星作了进一步构造，提出了由H双重子组成的H集团星这一模型，得到了与大质量脉冲星观测相符的结果，并且利用观测对H集团物质的性质作出了限制。此工作进一步发展了脉冲星的内部物态的模型。除了运用质量半径关系，本项目组还研究了固态夸克集团星的磁性，发现夸克集团物质中电子的自发磁化可以导致星体具有强磁场，进而利用观测到的脉冲星磁场对固态夸克星内部的电子性质作出限制。此结果可以对夸克集团物质以及强相互作用性质作出进一步限制。. 另外，本项目组研究了早期宇宙QCD相变残留下来的奇异块的天体物理后果。这种奇异块是除了脉冲星类天体之外，宇宙中可能存在的另外一类奇异物质。本项目研究了这两类奇异物质的相互作用，即脉冲星类天体与奇异块的碰撞，发现这种碰撞可能导致小幅度的脉冲周期突跳现象。这有助于更全面地研究奇异块、暗物质的可能成分、早期宇宙QCD相变过程等重要问题。. 本项目对于人们认识脉冲星的本质和相关物理过程、探索强相互作用在低能标下的性质、探讨奇异物质的天体物理后果等，具有重要意义。本项目的预期目标已经完成，也为下一步研究打下了良好的基础。