Большая техническая энциклопедия
2 3 8 9
U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ПА ПЕ ПИ ПЛ ПМ ПН ПО ПР ПС ПУ ПЫ ПЬ ПЯ

Пионная конденсация

 
Пионная конденсация приводит к возможному существованию сверхплотных ядер, о которых мы говорили во вступлении, а также ко многим другим физическим следствиям.
Пионная конденсация должна оказывать существенное влияние на эволюцию и структуру нейтронных звезд. В частности оказывается, что при достижении в центре звезды критической плотности заметная часть нейтронной звезды за короткое время должна шерейти в сверхплотное состояние с выделением громадной энергии.
Пионная конденсация приводит к ряду интересных следствий, касающихся структуры нейтронных звезд.
Пионная конденсация, если она происходит, стремится сжать нейтронную звезду данной массы, а также уменьшить Мтах.
Эффекты пионной конденсации должны быть существенными в физике нейтронных звезд. В частности, они могут понизить критическую массу нейтронной звезды по отношению к гравитационному коллапсу.
Но как связана пионная конденсация с интересующей нас судьбой нейтронных звезд.
Возможно, что пионная конденсация делает более вероятным отвердение нейтронной материи при достаточно высокой плотности. Отсюда следует, что нейтронные звезды могут иметь твердые ядра, а также твердые наружные оболочки. Предваряя приведенное ниже обсуждение нейтронных звезд, отметим, что подобная структура должна приводить к некоторым следствиям, доступным непосредственным наблюдениям.
Самое важное следствие пионной конденсации - неустойчивость нуклонного вещества, которая может возникнуть в результате конденсации. Поясним, в чем физическая причина этой неустойчивости. Пусть критическая плотность нуклонов пс, соответствующая пионной конденсации, превышает равновесную плотность п0 ядерного вещества. Покуда нет конденсации, энергия ядерного вещества возрастает с увеличением плотности по сравнению с равновесным значением.
Обсуждается также возможность пионной конденсации в обычных ядрах. Ядерные экспериментальные данные не противоречат такому предположению и во всяком случае свидетельствуют о близости ядерной плотности к критической для пионной конденсации.
Зависимость критической плотности для пионной конденсации в симметричной ядерной материи от корреляционного парметра g1. Штриховая кривая получена только для нуклон-дырочных возбуждений с N из, в то время как сплошная кривая дополнительно включает Д - дырочные возбуждения. д из ( из работы Futami et al., 1978. В то время как пионная конденсация в симметричной ядерной среде возникает при са О, данная нестабильность возникает при конечной частоте со.
Чтобы разобраться в эффектах пионной конденсации, рассмотрим идеальный газ, состоящий из нейтронов, протонов и электронов, при Т0 и допустим, что выше порога возможно рождение тг - - мезонов.
Как уже отмечалось выше, пионная конденсация существенно смягчает уравнение состояния ядерного вещества Р ( р), где р - плотность массы. В результате, зависимость Р ( р) приобретает характерный для фазового перехода ван-дер-ваальсовский вид. Обычно при изучении фазовых переходов участок с отрицательной сжимаемостью заменяют горизонтальной прямой линией, положение которой определяется из условия равенства площадей фигур, отсекаемых ею на ван-дер-ваалъсовекой кривой.
Наконец, возможность образования сверхплотного вещества в результате пионной конденсации оказывает решающее влияние на эволюцию нейтронных звезд при плотностях, превышающих ядерную.
Зависимость критической плотности для пионной конденсации в симметричной ядерной материи от корреляционного парметра g1. Штриховая кривая получена только для нуклон-дырочных возбуждений с N из, в то время как сплошная кривая дополнительно включает Д - дырочные возбуждения. д из ( из работы Futami et al., 1978.
Однако короткодействующие реалистические корреляции с g 0 7 не допускают пионной конденсации при плотностях р Зро. Это, по видимому, есть нижний предел для критической плотности. Поэтому отталкивающие короткодействующие спин-изоспиновые корреляции достаточно сильны, чтобы стабилизировать ядерную материю от пионной конденсации, что подтверждается и более утонченными подходами.
В связи с тем что для бозонов ZKP - 103, явление пионной конденсации во внешнем электромагнитном поле представляет лишь академический интерес. В то же время пионная конденсация может играть важную роль в теории ядерной материи. Действительно, эффективное поле сильных взаимодействий нуклонов в ядерном веществе может оказаться достаточно сльным, чтобы произошла указанная выше перестройка вакуумного состояния пион-ного поля. Есть основания полагать, что при достаточно больших плотностях и малых температурах ядерного вещества эффекты конденсации должны иметь место. Для ядерного вещества, состоящего из нейтронов, пороговая плотность, по-видимому, не превосходит 0 35 фер-ми-3, что вдвое больше плотности нуклонов в обычных ядрах.
СА, пион-ное охлаждение будет определять скорость остывания при всех рассматриваемых нами температурах, если только пионная конденсация имеет место.
Область ядра ( р Рсоге) которая может существовать или не существовать в некоторых звездах в зависимости от того, происходит ли там пионная конденсация либо переход к твердому нейтронному веществу или к кварковому веществу, или же к любой другой фазе, физически отличающейся от нейтронной жидкости, при плотностях выше некоторого критического значения рсоге.
В VI.1 приводится краткое изложение работы [24] ( Мигдал, Кириченко, Сорокин, 1974), в которой решается задача о пионной конденсации в достаточно большой, но конечной системе ( средние и тяжелые ядра) и обсуждается влияние конденсата ( если он имеется в обычных ядрах) на деформацию ядер и на ротационные уровни.
Таким образом, помимо вспышек, вызванных ядерными реакциями и предшествующих образованию нейтронной звезды, возможны вспышки другой природы, возникающие в результате пионной конденсации и последующего взрыва нейтронной звезды.
А-резонансы упрощенно описываются как независимые голые стабильные элементарные частицы. Пионная конденсация не принимается во внимание ( см. разд.
Я хорошо помню такой эпизод. При изучении пионной конденсации в нейтронной материи мы получили результаты, которые расходились с опубликованными ранее результатами американцев Сойера и Скалапино. Мы много раз обсуждали это расхождение, но понять причину никак не могли. АБ считал, что Сойер и Скалапино просто ошиблись.
В связи с тем что для бозонов ZKP - 103, явление пионной конденсации во внешнем электромагнитном поле представляет лишь академический интерес. В то же время пионная конденсация может играть важную роль в теории ядерной материи. Действительно, эффективное поле сильных взаимодействий нуклонов в ядерном веществе может оказаться достаточно сльным, чтобы произошла указанная выше перестройка вакуумного состояния пион-ного поля. Есть основания полагать, что при достаточно больших плотностях и малых температурах ядерного вещества эффекты конденсации должны иметь место. Для ядерного вещества, состоящего из нейтронов, пороговая плотность, по-видимому, не превосходит 0 35 фер-ми-3, что вдвое больше плотности нуклонов в обычных ядрах.
Уравнения состояния ядерной материи, полученные до настоящего времени, содержат множество неопределенностей. Среди них возможность нейтронной и протонной сверхтекучести, пионной конденсации, отвердения нейтронной материи, фазовых переходов в состояние кварковой материи, а также эффекты, связанные с образованием Д - резонансов.
При решении вопроса об отвердении возникают те же трудности, что и при построении уравнения состояния для ядерной материи: надо выбрать форму потенциала и провести многочастичные вычисления. Результаты нескольких работ2) указывают, хотя и не вполне определенно, что без пионной конденсации ядерная материя не может отвердеть. Однако, как показано в рабЪте [444], механизмом, который обеспечивает отвердение, может оказаться тг - мезонная конденсация. Нейтральное пионное поле усиливает эффективные тензорные силы в плотной материи, которые приводят к пространственному упорядочиванию.
Обсуждается также возможность пионной конденсации в обычных ядрах. Ядерные экспериментальные данные не противоречат такому предположению и во всяком случае свидетельствуют о близости ядерной плотности к критической для пионной конденсации.
Пока такие ядра не обнаружены. Их поисками заняты физические лаборатории многих стран. Теоретическое исследование пионной конденсации и ее следствий началось в 1971 году с работы автора этой книги и продолжается до сих пор во многих научных центрах.
Частицы с z 0 не имеют импульса ( конденсация происходит не в физическом, а в импульсном пространстве) и потому не вносят вклада в давление. При Г - 0 практически все бозоны оказываются в этом состоянии. Таким образом, ясно, почему пионная конденсация приводит к смягчению уравнения состояния. Отдельные свойства механизма, благодаря которому пионный конденсат делает уравнение состояния более мягким, весьма сильно зависят от нуклон-нуклонного взаимодействия в целом. Вполне надежное вычисление уравнения состояния, которое учитывало бы и эффекты изобары, повышающие давление ( см. разд.
Самое важное следствие пионной конденсации - неустойчивость нуклонного вещества, которая может возникнуть в результате конденсации. Поясним, в чем физическая причина этой неустойчивости. Пусть критическая плотность нуклонов пс, соответствующая пионной конденсации, превышает равновесную плотность п0 ядерного вещества. Покуда нет конденсации, энергия ядерного вещества возрастает с увеличением плотности по сравнению с равновесным значением.

Книга посвящена вопросам, связанным с перестройкой вакуума в сильных внешних полях. Эта перестройка представляет собой фазовый переход, аналогичный обычным фазовым переходам. Особенно подробно рассматривается перестройка поля я-мезонов в достаточно плотной нуклонной среде ( пионная конденсация), приводящая к возможности существования сверхплотных ядер, когда энергия, выигрываемая в результате фазового перехода пионного поля, компенсирует потерю энергии от сжатия нуклонов.
Зависимость критической плотности для пионной конденсации в симметричной ядерной материи от корреляционного парметра g1. Штриховая кривая получена только для нуклон-дырочных возбуждений с N из, в то время как сплошная кривая дополнительно включает Д - дырочные возбуждения. д из ( из работы Futami et al., 1978. Однако короткодействующие реалистические корреляции с g 0 7 не допускают пионной конденсации при плотностях р Зро. Это, по видимому, есть нижний предел для критической плотности. Поэтому отталкивающие короткодействующие спин-изоспиновые корреляции достаточно сильны, чтобы стабилизировать ядерную материю от пионной конденсации, что подтверждается и более утонченными подходами.
С появлением таких мод возникло бы новое основное состояние со структурой, отличной от структуры нормальной ядерной материи. Вместе с тем было установлено, что короткодействующее отталкивание слишком сильное, чтобы допустить пионную конденсацию при нормальной плотности ядерной материи.
Другая история касается нашего совместного пребывания в Японии в сентябре 1977 года. Это была моя первая заграничная поездка, и поэтому для меня все было ново и непривычно. В эти годы инициированная Мигдалом проблема пионной конденсации была на вершине популярности.
Возможно, сверхплотные ядра могут образовываться при столкновениях тяжелых ионов с энергиями порядка нескольких сот МэВ на нуклон. Возникающая при этом ударная волна может привести к значительному уплотнению ядерного вещества. Независимо от того, существуют или нет устойчивые сверхплотные ядра, пионная конденсация должна существенно повлиять на динамику столкновения.
Возникающая при этом ударная волна может привести к значительному уплотнению ядерного вещества. Весьма вероятно, что при п пс сжимаемость системы становится отрицательной. Поэтому достаточно сжать систему до плотности гес, чтобы начала образовываться сверхплотная фаза. Независимо от того, существуют или нет устойчивые сверхплотные ядра, пионная конденсация должна существенно повлиять на динамику столкновения и проявилась бы в угловых и энергетических распределениях продуктов реакции.
Взаимодействие между нуклонами в ядре сильно изменяется благодаря возможности обмена такими мягкими пионами. Появляется новый механизм взаимодействия нуклонов: один нуклон испускает мягкий пион, другой его поглощает. Обмен мягким пионом заменяет происходящее в пустоте взаимодействие за счет обмена обычным жестким пионом. В результате положение некоторых уровней ядра существенно изменяется. Расчет положения уровней с учетом пионной степени свободы приводит к хорошему согласию с экспериментом и тем самым подтверждает правильность выбранных при расчете констант. Расчеты позволяют заключить, что ядра находятся в состоянии, очень близком к пионной конденсации. Но даже такие величины, как энергия связи ядра, на которые пионная степень свободы влияет только косвенно, нельзя точно рассчитать без ее учета.
Как показывает расчет, конденсатное поле в ядерном веществе должно периодически изменяться в пространстве. Эти периодические изменения передаются нуклонам и приводят к периодической структуре плотности нейтронов и протонов. Периодическая структура плотности протонов, то есть плотности заряда, могла бы проявиться в рассеянии электронов на ядрах или повлиять на вращательные свойства ядер. Особенно чувствительны к существованию периодической структуры такие процессы рассеяния, которые не происходят в однородном ядерном веществе. Эксперименты подобного рода, по-видимому, показывают, что конденсата в ядрах нет, то есть что пс па. Однако есть много ядерных явлений, которые можно объяснить только близостью к пионной конденсации.
По мере приобретения опыта мы все более и более активно участвовали в обсуждении статей, иногда АБ даже просил нас написать отдельные куски текста. Работа над этими статьями проходила в свободное от основной работы время. АБ слушал и высказывал свои соображения, часто очень критические. Поэтому эти наши первые совместные статьи по пионной конденсации писались долго и нудно. Но в итоге они оказались довольно неплохими и до сих пор цитируются.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11