基于协变密度泛函理论的热核物质液气相变研究

论文摘要

由于核核相互作用的类范德瓦尔斯力行为,在亚饱和密度区域的热核物质中可能会出现类似于凝聚态物理中的液气相变现象。热核物质的液气相变可以出现在重离子碰撞与中子星内部,它对重离子碰撞与中子星相关的物理过程具有非常重要的影响。基于此,我们利用协变密度泛函理论系统地研究了热核物质中的液气相变现象。本文的主要内容包括两部分:首先,利用协变密度泛函理论对对称与非对称热核物质下液气相变的临界点和相图特征的关联做了系统性分析;其次,在协变密度泛函理论框架下,主要是基于相对论Hartree-Fock理论,着重讨论了原子核动力学平衡与热核物质液气相变的关系。热核物质液气相变特征的系统性研究利用协变密度泛函理论系统地研究了热核物质的液气相变现象,在液气相变的临界点处发现临界温度与其他的临界参数间存在显著的关联,这些关联可以用来约束临界温度。在描述液气相图的特征上,发现液气相图的相共存区域与对称能相关部分的贡献有直接的关联。并且,同位旋非对称情形下的液气相变的临界温度与相应相图的特征压强之间也存在与临界参数之间类似的显著关联。以上这些关联可以帮助我们明确理论关于液气相变特征预测的不确定性,并且也有助于更好地理解液气相变中的物理。原子核动力学平衡与热核物质液气相变在协变密度泛函理论框架下,基于相对论Hartree-Fock近似,利用PKA1泛函,探讨了ρ-张量耦合对热核物质液气相变的影响。当改变了ρ-张量耦合强度以及同位旋标量道的密度依赖行为（核介质效应）后,所得到的液气相变的临界温度以及相图的相共存区域等特征可以与其他的协变密度泛函的结果相比较。这是由于改变了ρ-张量耦合强度后,核动力学的平衡机制发生改变,最终导致热核物质液气相变的临界温度与相图特征的改变。

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摘要

Abstract

第一章引言

1.1 热核物质与液气相变

1.2 实验与理论研究现状

1.3 协变密度泛函理论下热核物质液气相变的研究

1.4 本文工作

第二章理论框架

2.1 基于介子交换的协变密度泛函理论

2.1.1 密度依赖的相对论Hartree-Fock理论

2.1.2 相对论平均场理论

2.2 有限温度下的协变密度泛函理论

2.2.1 热平衡系统下的变分原理

2.2.2 有限温相对论Hartree-Fock理论

2.2.3 有限温相对论平均场理论

2.2.4 核物质系统下的热力学量

2.3 核物质液气相变

2.4 数值细节

2.4.1 主程序流程图

2.4.2 两相共存方程的求解

第三章协变密度泛函理论下热核物质液气相变的系统性研究

3.1 热核物质液气相变的临界参数性质

3.1.1 对称核物质下液气相变的临界参数关联

3.1.2 非对称核物质下液气相变的临界参数关联

3.1.3 临界参数与核物质粗块特征的关联

3.2 热核物质下的液气相图特征

3.2.1 核物质液气相图的计算

3.2.2 核物质的液气相图特征

3.2.3 液气相图临界参数的关联

3.3 小结

第四章原子核动力学平衡与热核物质的液气相变

4.1 核物质中的原子核动力学平衡

4.2 相对论Hartree-Fock近似下的核物质液气相变

4.3 ρ-张量耦合在核物质液气相变中的角色

4.4 小结

第五章总结与展望

参考文献

附录一公式细节

A.1 基本热力学公式

A.2 有限温RHF理论推导细节

C,P_C关系的推导'> A.3 点耦合RMF下临界点T_C,P_C关系的推导

附录二数值计算

B.1 求解两相共存方程

B.2 计算给定同位旋不对称度下液气相变的临界温度

B.3 一定同位旋不对称度下相图的特征压强

B.4 液气相图的三维表示

在读期间的研究成果

致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 杨申

导师: 龙文辉,孙保元,左维

关键词: 液气相变,协变密度泛函理论,临界参数,液气相图,张量耦合,核动力学平衡

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,核科学技术

单位: 兰州大学

分类号: O571

DOI: 10.27204/d.cnki.glzhu.2019.000064

总页数: 100

文件大小: 2872K

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