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学院王龙军副教授在中子星外层的冷却机制方面研究取得重要进展
发布时间:2021-10-25 11:31:10

近日,学院王龙军副教授在吸积中子星的冷却机制方面取得了重要进展,相关研究成果以“Urca Cooling in Neutron Star Crusts and Oceans: Effects of Nuclear Excitations”为题发表在物理学顶级学术期刊Physical Review Letters上。该研究成果由亚搏手机网络王龙军副教授、本科生谭亮同学、李志攀教授以及上海交通大学孙扬教授、美国Los Alamos国家实验室G. Wendell Misch博士合作完成,学院为第一完成单位。

中子星是大质量恒星演化晚期死亡后的一种产物,是宇宙中最致密的星体之一。通过吸积周围恒星(伴星)的物质,中子星可以形成一种绚丽的双星系统,即吸积中子星(如图一所示)。一方面,此吸积过程会产生大量的电磁辐射,从而有利于人们的探测与研究。另一方面,被吸积到中子星外层的物质可以发生一系列的核反应,从而导致X射线爆以及快质子俘获等过程。因此,吸积中子星为人们研究核物理(如元素起源问题)、强磁场物理、强引力场物理等提供了天然的实验室。吸积中子星的环境(如吸积过程、温度、密度等)对上述研究至关重要。其中,中子星外层的加热和冷却机制备受关注。

在该工作中,王龙军副教授与合作者首次探讨了原子核的激发态对吸积中子星外层(外壳层和海洋层)的Urca冷却机制的影响。Urca过程指的是一对原子核在一些特殊的外部条件下,通过相互之间的电子俘获和贝塔衰变,放出大量的中微子与反中微子,后者会带走大量的能量从而导致所处环境得到冷却的一种核过程。如图二所示,他们通过研究发现,考虑了原子核的激发态效应以后,Urca冷却过程的冷却效率(即中微子光度)比以往的认识增加了很多倍,从而超越了其他的冷却过程、抗衡并压制了各种加热过程的效率总和,进而起到快速而有效地冷却吸积中子星外层环境的作用。

该研究得到了国家自然科学基金(项目编号No.11905175, 11875225, U1932206)、国家重点基础研究发展计划(项目编号No.2016YFA0400501)和重庆市留创计划等项目的资助。

   王龙军副教授予2016年博士毕业于上海交通大学,随后在(美国)北卡罗来纳大学教堂山分校从事博士后研究,2019年2月加入亚搏手机网络,在Physical Review Letters, Physics Letters B, The Astrophysical Journal等国际主流学术刊物上发表论文近30篇,目前主持国家级、省部级、横向项目各一项。



论文连接:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.172702


撰稿人:王龙军

审稿人:吴正茂


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