عنوان پایان‌نامه
فرایند Urca برای سرد شدن ستاره های نوترونی
- رشته تحصیلی
- فیزیک-هسته‌ای
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53949;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4821
- تاریخ دفاع
- ۳۰ خرداد ۱۳۹۱
- دانشجو
- امین سالاری
- استاد راهنما
- حمیدرضا مشفق
- چکیده
- ستاره های نوترونی تجلی برخی از چگال ترین اشیای بزرگ در جهان هستند، آن ها آزمایشگاه های اختر فیزیکی ایده آلی برای آزمایش نظریه های فیزیک ماده چگال و ایجاد ارتباط بین فیزیک هسته ای، فیزیک ذرات و اختر فیزیک می باشند. ستاره های نوترونی می توانند شرایط و پدیده هایی را که در هر جایی یافت نمی شوند از جمله ماده هایپرونی، ابر شارگی، ابر رسانایی و میدان های مغناطیسی افزون بر را فراهم کنند. بنابراین ستاره های نوترونی سیستم های ارزشمندی برای مطالعه هستند. هدف این رساله محاسبه دمای ستاره نوترونی به صورت تابعی از زمان بر اساس معادله حالت حاصل از مدل نیمه کلاسیکی توماس- فرمی (TF) با به کارگیری بر هم کنش مایرز است. سرد شدن ستاره نوترونی به دو طریق صورت می گیرد، اول توسط گسیل نوترینو از داخل ستاره نوترونی و دوم توسط تابش فوتون از سطح ستاره نوترونی. گسیل نوترینو بلافاصله پس از تشکیل ستاره نوترونی شروع می شود و حدود سال بعد گسیل فوتون آغاز خواهد شد. گسیل نوترینو از طریق فرایندهای مختلفی انجام می شود که مهم ترین آن ها فرایندهای URCA هستند. برای بررسی سرد شدن ستاره نوترونی به دست آوردن دو پارامتر گرمای ویژه ستاره نوترونی و درخشندگی نوترینو و فوتون مورد نیاز است، از آنجایی که قسمت اعظم ستاره نوترونی را نوترون ها تشکیل می دهند و این نوترون ها هستند که ستاره را در مقابل فروریزش گرانشی محافظت می کنند، از فرمول بندی TF به منظور محاسبه معادله حالت و به تبع آن گرمای ویژه ستاره نوترونی استفاده شده است. در این رساله ابتدا معادله حالت نوکلئون های موجود در ستاره نوترونی، معادله حالت گاز ایده آل فرمی در نظر گرفته شده یعنی از بر هم کنش بین نوکلئون ها صرف نظر کرده ایم و گرمای ویژه ستاره نوترونی را به دست آورده ایم، و در مراحل بعد با وارد کردن بر هم کنش بین نوکلئون ها و استفاده از مدل TF به صورت الگوریتم عددی و تعیین درخشندگی های نوترینو و فوتون، دمای ستاره نوترونی را به صورت تابعی از زمان محاسبه کرده ایم. کلید واژه : مدل توماس– فرمی، گرمای ویژه ستاره نوترونی ، درخشندگی نوترینو و فوتون، فرایند URCA
- Abstract
- Neutron stars are some of the densest manifestations of massive objects in the universe. They are ideal astrophysical laboratories for testing theories of dense matter physics and provide connections among nuclear physics, particle physics and astrophysics. Neutron stars may exhibit conditions and phenomena not observed elsewhere, such as hyperon-dominated matter, unconfined quark matter, superfluidity and superconductivity and magnetic fields in excess of ?10?^13 Gauss. The study of neutron stars on the basis of the equation of state of dense matter is of special interests in astrophysics. The purpose of this thesis is calculation of temperature of neutron star as a function of time employing equation of state that obtained from semi-classical Thomas - Fermi model by using Mayers potential. We need to obtain two quantities: neutron star specific heat and neutrino and photon luminosity, since more neutron star matter is formed of neutrons and this neutrons supports these stars against gravitational collapse we has used from Thomas – Fermi formalism for calculation of equation of state and consequent neutron star specific heat. In the present thesis, first using Fermi ideal gas model, in which we ignore nuclear interactions, we derived neutron star specific heat and calculated neutron star temperature as a function of time by solving thermal balance equation and in next step to include interactions between nucleons we employed Thomas – Fermi model for interacting particles. Then by identifying neutrino and photon luminosity we calculated neutron star temperature as a function of time. The cooling of neutron star is done in two ways, first by neutrinos emitted from the inside of neutron star and later by photon radiation from the surface. Neutrino emission begins immediately after the formation of neutron star and photon emission will begin around ?10?^3 year later. Neutrinos are emitted by various processes that the URCA processes are most important of those. Keyword: Thomas - Fermi, neutrino and photon luminosity, neutron stars
