В мае москвичам расскажут про термояд, звезды и творчество обезьян
В Москву приезжает известный британский физик сэр Кристофер Ллюэллин Смит. 17 мая он прочтет публичную лекцию "На пути к термоядерной энергетике". А 20 мая в Дарвиновском музее пройдет лекция профессора Карлова университета (Прага) Марины Ванчатовой "Биология искусства: действительно ли животные способны к творчеству?"
Комментарии
А когда в Москву приезжают наследники творчества Астрид Линдгрен? Думаю, было бы намного полезнее.
На лекции будет интересно;-))
http://www.fusion.org.uk/cls/index.html http://www.trinity.ox.ac.uk/news/Trinity_Annual_Report_2007.PDF http://jinr.ru/section.asp?sd_id=103 http://ufn.ru/ufn01/ufn01_8/Russian/r018_hist.pdf Ну , первый период иследований в УТС можно отнести на начало и середину 50-х годов. К этому периоду лидирующими установками магнитного удерживания плазмы становятся системы с тороидальным электрическим током и сильным магнитным полем -это токомаки Плазма удерживается не стенками камеры, к-рые не способны выдержать её температуру, а специально создаваемым магнитным полем. Электрический ток , к-рый протекает через плазму создаёт полоидальное поле, к-рое и необходимо для равновесия плазмы.Токамак -это есть тороидальная вакуумная камера,на к-рую намотаны катушки для создания (тороидального) магнитного поля. и из неё откачивают воздух, а затем заполняют её смесью дейтерия и трития. Затем, с помощью индуктора, в камере создают вихревое электрическое поле. Индуктор представляет собой первичную обмотку большого трансформатора, в котором камера токамака является вторичной обмоткой. Электрическое поле вызывает протекание тока и зажигание в камере плазмы.Магнитное поле сжимает протекающий через плазму ток. В результате образуется конфигурация, в которой винтовые магнитные силовые линии , как бы" обвивают"плазменный шнур. При этом шаг при вращении в тороидальном направлении не совпадает с шагом в полоидальном направлении. Магнитные линии оказываются незамкнутыми, они бесконечно много раз закручиваются вокруг тора, образуя т. н. "магнитные поверхности"тороидальной формы.Полоидальное поле, как уже говорилось, необходимо для стабильного удержания плазмы в такой системе. Так как оно создается за счет увеличения тока в индукторе, а он не может быть бесконечным, время стабильного существования плазмы в классическом токамаке ограничено. Для преодоления этого ограничения разработаны дополнительные способы поддержания тока. Для этого может быть использована инжекция в плазму ускоренных нейтральных атомов дейтерия или трития или микроволновое излучение. Кроме тороидальных катушек для управления плазменным шнуром необходимы дополнительные катушки полоидального поля. Они представляют собой кольцевые витки, вокруг вертикальной оси камеры токамака.ну , там , разумеется, нужен не только "нагрев"за счет протекания тока , чтоб " разогреть плазму"до температуры, необходимой для осуществления термоядерной реакции. Для дополнительного нагрева используется микроволновое излучение на т. н. резонансных частотах (например, совпадающих с циклотронной частотой либо электронов, либо ионов) или инжекция быстрых нейтральных атомов. Ну, а стелларатор, был изобретён Л. Спитцером в 1950 г( звёздочный?- русское название).Стелларатор — замкнутая магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы. Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для удержания плазмы полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, и это позволяет использовать его в непрерывном режиме.Там силовые линии будут подвергаться т. н. вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей. Вращательное преобразование силовых линий может быть осуществлено как путём геометрической деформации тороидального соленоида (например, скручивние в восьмёрку),так и с помощью винтовых проводников, навитых на тор. Для создания такой конфигурации магнитного поля необходимо использовать катушки сложной формы, производство( это есть недостаток), к-рых достаточно в техническом плане сложным процессом. поэтому первые модели стеллараторов давали плазму с худшими параметрами, чем токамаки, поэтому распространение имено за токомаками. Ну и там, вакуумный сосудтороидальной формы (в отличие от токамака стелларатор не имеет азимутальной симметрии; магнитная поверхность , как бы сплющенного тора)откачивается до высокого вакуума и также закачиваетс смесью дейтерия и трития. Затем создается плазма и производится её нагрев. Энергия вводится в плазму при помощи электромагнитного излучения — т. н. электронного циклотронного резонанса. При достижении температур, достаточных для преодоления кулоновского отталкивания между ядрами дейтерия и трития начинаются термоядерные реакции. Тот факт, что для магнитного удержания плазмы требуется торообразный, а например не шарообразный, сосуд это связано с "Hairy ball theorem"( эта теорема утверждает что не существует непрерывного касательного векторного поля на сфере, к-рые нигде не обращаются в0) .....;-))This is famously stated as "you can't comb a hairy ball flat without creating a cowlick".Как следствие , такой теоремы, любое непрерывное отображение сферы на себя либо имеет неподвижную точку, либо отображает некоторую точку на её диаметрально противоположную. Это напрямую связано с топологическим свойством поверхности — эйлерова характеристика сферы равна 2. Ну и с другой стороны тор , "можно причесать"гладко, так как его эйлерова характеристика равна 0. При рассмотрении вектора магнитного поля как иголки становится ясно, что замкнутая магнитная поверхность может быть только поверхностью с эйлеровой характеристикой, равной нулю - в том числе торообразной.
"Hairy ball theorem"
http://www.math.byu.edu/~jarvis/sperner.pdf Это, чтоб не было голословности......Ну , лекции, кто может пусть обязательно пойдёт, о них есть ( должна быть программа, в ссылках у господина Борисова или на "Элементах ", можно посмотреть)
http://ufn.ru/ufn81/ufn81_12/Russian/r8112e.pdf http://www.astronet.ru/db/msg/1173134 http://www.inr.ru/rep2004/nir.doc http://www.mathnet.ru/php/getFT.phtml?jrnid=ufn&paperid=267&what=fullt &option_lang=rus http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0205/0205298.pdf
Нейтронные звезды:-это гидростатически равновесные звёзды, вещество к-рых состоит в основном из нейтронов, эти Зв. находятся в равновесии за счёт равенства сил между гравитацией (фактор сжатия) и давлением вырожденного газа в недрах (фактор расширения) и ещё, это одна из возможных ,конечных стадий эволюции звёзд большой массы( это , такая “разновидность звёздных трупов”). НЗ-рождаются на заключительных стадиях эволюции массивны до 10 сол. масс звёзд в результате потери устойчивости и коллапса их ядер ( из более массивных Зв. рождаются ВН), этому процессу предшествует вспышка SN.Но это бывает невсегда. Возможен и другой механизм образования н. з. в ходе эволюции белых карликов в тесных двойных звездных системах. Перетекание вещества звезды-компаньона на белый карлик постепенно увеличивает массу белого карлика и по достижении критической массы (предела Чандрасекара) белый карлик превращается в н. з.. В случае, когда перетекание вещества продолжается и после образования н. з., её масса может существенно увеличиться и в результате гравитационного коллапса она может превратиться в черную дыру. Это соответствует так называемому “тихому” коллапсу.Н. з., как известно, это самые маленькие из всех известных их радиус не превышает 10 км( радиус Сол.7х10(5)км). Отношение размеров нейтронных звёзд составляет величину порядка 10(-5), но при такой небольшой величине массы нейтронных звёзд М имеют массу порядка массыСол.Мо и группируются около значения 1,4Мо, средняя плотность вещ-ва нейтронных Зв. ро=3М/ 4п R(3)г/см(3)7x10(14) г/см(3) и эта величина будет превышать стандартную ядерную плотность ( ro0=2,8х10(14) г/см(3) )в несколько раз. Поэтому н. з. условно можно представить , как большое атомное ядро размером 10 км.А в центре Зв. плотность может превышать ядерную в 10-20 раз.При таких плотностях в центре Зв. возможна конденсация пионов , гиперонов и каонов.Обсуждается также возможность образования кварков, в основном странных.такие Зв. называются странными . Тело звезды в осном состоит из коры внешней и внутренней , в к-рой происходит нейтронизация вещ-ва и ядра , также внешнего и внутреннего.Количество протонов и электронов во внутренней коре и внешней части ядра будет соствалять малую часть от количества нейтронов всего несколько процентов.нейтроны и протоны обладают сверхтекучемии сверхпроводимами св-ми.Надо также отметить , что гравитационная энергия нейтронной Зв. составляет заметную долю от энергии покоя Зв., Eg=GM(2)/R~5x10(53) эрг=0,2Мс(2).Возможность образования сверхплотных ядер у массивных звёзд Ландау предположил в сразу же после открытия нейтрона (Дж. Чедвик, 1932).Существование нейтронок было предсказано Цвике и Бааде 1934г.Нейтронки , несмотря на то , что они малы, являются самыми активными звёздами, они излучают энергию во всём диапазоне электромагнитных волн – от радиоволн до фотонов сверхвысоких энергий больше 1тэВ.а н. з. были найдены в 1967 г.Беллом и Хьюишем- это был радиопульсар,а сейчас известно около 1500 радиопульсаров.Их периоды , т.е. частота следования радиосигнала , обладают высокой стабильностью и будет наблюдаться в диапазоне от 1,5 мс до 8,5с.Высокая стабильность и малый период будут объясняться переодичности следования импульсов в результате вращения тела , имеющего малые размеры R<5x10(7) cм.А столь малыми размерами обладают нейтронные Зв.Наблюдается также постоянное увеличение периода Р радиопульсаров со временем dE/dt=( 2п) (2) (I/P(3))(dP/dt) для стандартного значения момента инерции нейтронной звезды: I=10(45) г/см(3)- это будет составлять величину порядка dE/dt~ 4*10(31) эрг/с.Но быстро вращающиеся нейтронные звёзды н.з. теряют значительно большую часть энергии , т. , н., пульсар в крабовидной туманности излучает 10(38) эрг/с.Энергия , излучаемая в радиодиапазоне , будут составлять лишь малую часть энергии 10(-6) часть.Самые мощные радиопульсары излучают так же и в других диапазонах – оптическом , рентгентовском , гамма-диапазоне.мощность излучения возрастает вместе с частотой , но всёравно остётся малой величиной по сравнению с полной теряемой энергией , ну что излучает в данном случае нейтронная звезда?Ну ,кроме радиоизлучения н.з. излучают также А) мощное рентгеновское излучение и переодического , и нерегулярного. В) гамма и рентгеновские вспышки.( Anomalous X-ray Pulsars AXP) и повторяющиеся источники мягкого гамма- излучения ( Soft Gamma Repeaters SGR). Обе объединяемые группы объединяются в один класс –это магнитары.Источниками этого вида излучения яв-ся нейтронные Зв. со сверхсильными магнитными полями . порядка10(14)-10(16) Гс/ С) постоянного рентгентовского излучения , к-рое исходят из остатков взрыва SN. D)Есть радиоспокойные NS, к-рые излучают в оптическом диапазоне.
Е) Rotating Radio Transiets- RRAT нейтронки , не работающие , как устойчивые пульсары. F) Gemeni gamma-ray source, это необычное гамма- и рнтгент- излучение типа Geminga.
Изучение н.з. даёт возможность решить ряд проблем в фундоментальной физике.Н.з на сегодняшний день единственный наблюдаемый объект, где макроскопическая плотность может достигать до 10(16) г/см(3), т.е. можно исследовать уравнения состояния сверхплотного вещ-ва ро>ро 0. Уравнение состояния, к-рых сейчас теоретически предложено более 10, будет определять вид зависимости М( R) массы н.з.М от её радиуса R.Ещё, например, у н.з. магнитные поля имеют значения В ~10(11-16)Гс( к этому близко критическое магнитное поле Во=m(2)c(3)/eh(3)=4х10(13)Гс, при к-ром энергия соответствующая переходу между двумя соседними уронями Ландау: heB/ mc, будет сравниваться с энергией покоя (“ массой покоя” ) электрона E0= mc(2)) , при таких полях циклотронный радиус электронов меньше боровского радиуса , атом сильно сжат в направлении перпендикулярном магнитному полю и имеет вид иглы.О том, каковы св-ва вещ-ва , образованного такими атомами , можно судить по взаимодействию поверхности н.з., где плотность вещ-ва может достигнуть 10(5) г/см(3), с её магнитосферой.; а грав поле у них имеет величину такую , что можно спокойно изучать эффекты ОТО.Характерные значения безразмерного грав. потенциала на поверхности н.з.Ф/с(2)=Rg/R составят 0,2-0,4….Массы звёзд определяются с очень хорошей точностью в ТДС- по интенсивности излучения ,идущего с поверхности Зв., а радиусы н.з.,пока измеряют приблизительно ,а неточно.Сверхтекучесть нейтронного вещ-ва можно наблюдать при сбоях вращения н.з., во время их торможения.В ряде случаев динамика сбоев хорошо объясняется отрывом сверхтекучего вихря от коры Зв.Эволюция магнитного поля , “ вмороженного ” в Зв., позволяет делать вывод о сверхпроводимости ядра Зв. Очень важным достижением в наблюдении пульсаров , может служить подверждение предсказаний ОТО, т.е. измерение постньютоновских поправок к динамике движения двух нейтронных звёзд в ТДС.Так, для пульсара PSR B1913+16 Тэйлором и Халсом помогло детально проверить ОТО, т.к. релятивиские эффекты отражаются на временных интервалах, с к-рыми происходит излучение пульсарами электромагнитных импульсов.Чаще всего находят двойные системы с нейтронной Зв. и пульсаром,находки двойных систем состоящих из пульсаров довольно редки. Необычайная близость компонентов системы и малый орбитальный период, а также тот факт, что можно увидеть систему практически с ребра -это позволяет исследовать проявления релятивистских эффектов с высочайшей точностью. В 2008 году благодаря J0737-3039 была открыта аномальная прецессия оси вращения пульсара под действием сильного поля тяготения своего соседа. Наблюдаемый эффект, известен как прецессия, был предсказан самим Эйнштейном примерно 90 лет назад, но до этого момента еще не наблюдался. Согласно ОТО, два массивных тела, обращающихся рядом, должны вызывать искривление пространства, достаточное для cмещения оcи, вокруг к-рой они вращаются. Как следствие такого смещения, сами тела начнут колебаться. Именно эти колебания на протяжении четырех лет измеряли аcтрономы во время затмений пульсара А. Когда сигнал от одного из пульсаров на пути к Земле проходит в непосредственной близости от другого пульсара, сильное искривление пространства-времени и замедление хода времени в окрестности последнего вызывает задержку прохождения сигнала до 90 миллисекунд. Эффект Шапиро –отклонение и запаздывание электромагнитных волн в гравитационном поле, из-за этого эффекта в поле тяготения электромагнитные сигналы идут дольше, чем в отсутствие этого поля. В гравитационном поле световые лучи движутся не по прямолинейной, а по криволинейной траектории, поэтому время их движения несколько увеличивается. Величину эту можно измерить с помощью радиолокационного эха. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ аберрация. Быстродвижущиеся частицы — например, электроны — испускают лучи прежде всего в направлении своего движения. Если наблюдать за ними под определенным углом зрения, это излучение кажется особенно интенсивным.Эффект Шапиро также впервые наблюдался в PSR B1913+16, ещё Халсом и Тейлором , в течение уже первых месяцев наблюдений был измерен поворот периастра орбиты пульсара в 36000 раз больше чем скорость известного смещения перигелия орбиты Меркурия в Солнечной системе. Это дало возможность определить суммарную массу компонент двойной системы…Эффект впервые наблюдался в вышеупомянутой системе PSR B1913+16 и с точностью до 0,2 % совпал с предсказаниями ОТО,он заключается в изменение орбиты, в уменьшениипериода обращения. Также в подобных системах из-за огромной скорости движения пульсара по орбите можно наблюдать и другие релятивиские эффекты , в частности замедление хода времени на движущемся теле и гравитационное красное смещение. ГРАВИТАЦИОННОЕ красное смещение. Гравитационное К. с. возникает, также и тогда, когда приёмник света находится в области с меньшим (по модулю) гравитационным потенциалом ф , чем источник гравитационным замедлением времени. ТАЙМИНГ или точное направление определение времени прихода сигнала , для радиопульсаров сейчас достиг такой точности , что с помощью самых стабильных пульсаров можно даже создать стандарт времени , к-рый мог бы иметь большую стабильность , чем даже современные атомные часы.А по задержке прихода радиосигнала и его поляризации можно определить параметры межзвёздной среды: электронную плотность , магнитное поле и неоднородности.Можно также зондировать непосредственные окресности радиопульсаров.. Тайминг радиопульсаров может позволить исследовать космический фон грав. волн. …. .В ОТО грав потенциал не является скалярным,это отличает ОТО от грав.теории Ньютона и грав. поле вращающегося заряженного тела будет подобно электромагнитному. Поэтому все эффекты первого порядка проявляют себя ,как гравимагнитные.. . В PSR B1913+16 было измерено уменьшение орбитального периода вращения составляло dP orbit/dt~-2.41x10(-12) c(-1), это может соответствовать уменьшению энергии связи за счёт излучения пульсарами грав. волн. Одним из следствий яв-ся, то, что грав. излучение должно быть не ниже квадриупольного порядка, или более высокими мультипольными моментами(т.е. , вернее, его могут генерировать только системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами), этот факт говорит о том, что гравитационное излучение большинства природных источников направленное, что существенно усложняет его обнаружение. И хоть оно ,в сущности,пока не подтверждено(т.е. не было прямого наблюдения), имеется много косвенных свидетельств в пользу его существования, ну ,например, потери энергии в двойной системе с пульсаром Халса-Тейлора — хорошо согласуются с моделью, в к-рой эта энергия уносится гравитационным излучением. Мощность гравитационного l-польного источника пропорциональна н v/ c)2l + 2, если мультиполь имеет электрический тип, и (v / c)2l + 4 — если мультиполь магнитного типа,где v-это скорость движения источника в излучающей системе , а мощность этого излучения равна: L=(1/5)(G/c(5)<(d(3)Qij)(/dt(3) Q(ij ))> здесь Qij-есть тензор квадрупольного момента распределения масс излучающей системы, а константа G/c(5)- позволяет оценивать порядок величины мощности излучения.. .Компонеты грав. поля ,аналогичны магнитному полю вращающегося заряженного тела , могут привести к ращеплению спектральных линий ,подобно тому, как это происходит при эффекте Зеемана .Гравитационный Зеемана-эффект,к-рый был предсказан русским учёным Зельдовичем, является универсальным,т.е. расщепление не зависит от конкретных св-в излучающей системы и одинаково во всём диапазоне электромагнитных волн. Линия , испущенная на полюсе с частотой омега малая( w0) расшепляется на две компанеты w0(+)- омега большая и с противоположной круговой поляризацией , ну, фотоны с левой и правой поляризацией испытывают разное красное смещение в грав. поле вращающегося грав. тела. Спин-спиновое взаимодействие ,так же, как и спин орбитальное будет существенно зависить от взаимной ориентации угловых моментов.Этот эффект помог Торну,Брагинскому и Планарёву предложить способ эксперементального определения гравимагнитного поля Земли.(Планрёв и Брагинский предсказали также спин-квадриупольное взаимодействие, спин-квадриупольный эффект состоит в возбуждении колебаний в квадриупольном механическом осцилляторе в поле вращающегося гр. тела,на орбите вокруг Земли относительная амплитуда колебаний может превысить величину 10(-10) )….. NS И МЕТРИКА КЕРА: когда занимаются исследованием газодинамических и радиационных процессов в окрестности врвщающихся компактных астрофиз. объектов конечно будет закономерен вопрос о характере движения пробных тел и распространения излучения в их сильных магнитных полях . Согласно постулатам ОТО , пробные тела двигаются по геодезическим линиям пространственно-временной геометрии , к-рую создают распределение и движение материи.Геодезические линии-это есть мировые линии свободного движения , где любое пробное тело двигается только под действием грав. поля.описываемого этой геометрией.Времени подобные геодезические линии будут траекториями движения пробных тел, обладающих массой, а нулевые геодезические –свободного движения фотонов ,т.е. распространения излучения ,когда длина волны меньше намного характерного масштаба изменения поля.Метрика Керра описывает геометрию , создаваемую вращающимся массивным гр.телом , а характерный масштаб изменения поля будет определяться радиусом горизонта событий:r+=[1+(1-a(2))(1/2)]GM/c(2),а –есть удельный безразмерный угловой момент гравитирующего тела , отождествлённый с его полным угловым моментом а= J/(GM(2)/c), G-это грав. постоянная ,с-скорость света ,а М –масса тела. При r*>>r+- метрика кера описывает грав. поле вращающейся звезды, если r*(>)~r+, то метрика описывет нейтронку , при r*.-.>r+ это уже ЧД, r*-это собственный радиус грав.объекта,если он безразмерно больше гравитационного-то это галактика :-). Магнитное поле нейтронок:Наблюдения показывают , что энергия , к-рая теряется вращающейся н.з.- радиопульсаром , в основно тратиться на образование релятивиских частиц , они называются “ пульсарным ветром.”Такие релятивиские частицы, по-видимому , питают Крабовидную туманность.Поток таких частиц составит величину 10(40) частиц в сек.Но до недавнего времени( даже многими итеперь), что активность нейтронок свзана не с излучением ветра , а с излучением , т.н., магнитно-дипольной-электромагнитной волны, т.е. электромагнитной волны , к-рые создаются вращающимся магнитным диполем, вмороженном в Зв.Мощность излучения dE/dt=2 Омега(4) мю(2) sinx/3c(3)приравнивалась в этой версии к потерям вращательной энергии Зв.и здесь ,Омега большая=2п/Р- частота вращения Зв., мю её магнтный момент а х- угол между осью вращения и осью магнитного дипол..получающаяся отценка величины магнитного поля на поверхности , В~ 10(12) Гс или В= (PdP/dt-15)x10(12) Гс, dP/dt-15- это означает торможение вращения в единицах ( сек) 1/с.Идея, в данном случае, заключается в том , что активность вращающейся активной нейтронки связана с сильным магнитным полем( эта идея была высказана другим русским учёным, В. Л. Гинзбургом, сразуже после открытия радиопульсара), ну и в действительности , при быстром сжатие предсверхновы в 10(5) раз магнитное поле при сохранении потока усиливается в 10(10) раз , а это при х-ной величине магнитного поля 100Гс приводит к данной отценке.Более того, магнитное поле, ещё , при остывании н.з. после взрыва сверхновой магнитное поле может генерировться в ядре током электронов , несущих тепловой поток.А наблюдения абсорбционных циклотронных линий в спектре некоторых рентгент. источников, так же дают величину магнитного поля порядка не ниже 10(12) Гс. Самая верхняя планка значения магнитного поля н.з. не выше 10(18) Гс, здесь энергия магнитного поля уравняется с гравитационной энергией Eg . А ещё ,изучение активных н.з. помогает исследовать электромагнитные процессы
Как уже говорилось,н.з и ЧД являются конечной стадией эволюции звёзд.Большинство моделей строения н.з. основываются на решении Ур. Толмена- Оппенгеймера –Волкова: dP/dr=(G/r(2))[ro(r)+(P(r)/c(2)][ m(r)+4п r(3)P(r)/c(2)]/(1-(2Gm(r)/rc(2)); dm/ dr=4пr(2) ro(r)авнение гидростатического равновесия холодной сферически- симметричной звезды , в к-ром учитываются эффекты ОТО. При этом давление Р( r) и плотность ро(r) должны быть связаны уравнением состояния Р=Р(ро) .Для нейтронной Зв. характерен следующий диапазон1.4Mo<(=)М(=)<2.5Mo, но верхний предел этого диапазона- так называемая масса Опенгеймерпа-Волкова изучен плохо.Для потенциала межнуконного взаимодействия можно построить различные модели , согласуемые с “ земными ” ограничениями , т.е. данными о рассеянии свободных нуклонов и по эксперментальному определению энергии и равновесной плотности ядерного вещ-ва, сложности вызванны определением св-в плотного вещ-ва,это считается далеко нетривиальной задачей.Для каждого набора Ур. состояния строятся модели строения и эволюции н.з. с разными центральными плотностями рос... Расчеты показывают, что при взрыве сверхновой с M ~ 2,5M о- остается плотное нейтронное ядро (нейтронная звезда) с массой ~ 1.6Mо . В звездах с остаточной массой M > 1,4M о, не достигших стадии сверхновой, давление вырожденного электронного газа также не в состоянии уравновесить гравитационные силы и звезда сжимается до состояния ядерной плотности.Механизм этого гравитационного коллапса тот же, что и при взрыве сверхновой. Давление и температура внутри звезды достигают таких значений, при к-рых электроны и протоны как бы “вдавливаются” друг в друга и в результате реакции :р+е(-)--.>n+ve. после выброса нейтрино образуются нейтроны, занимающие гораздо меньший фазовый объем, чем электроны. Т.е. происходит нейтронизация( по общему принципу это можно описать так) : на заключит, стадиях звёздной эволюции в недрах звёзд могут возникать условия, когда кинетич. энергия теплового движения электронов в горячих массивных звёздах или энергия Ферми электронов в вырожденных ядрах звёзд начинают превышать М. п. электронов.Механизм образования ВН.:- Звезда, к-рая не является достаточно массивной, завершает свою эволюцию образованием или белого карлика, или н. з. Существуют верхние пределы на массы небесных тел обоих типов. Для белых карликов это чандрасекаровский предел, он равен приблизительно 1,2-1,4 Мо, для нейтронных Зв это предел Оппенгеймера-Волкова. Точная величина этого предела зависит от уравнения состояния при плотности материи выше, чем плотность ядерной материи ро= 2,8 Х 10 (14) г см (3). Современная теория даёт для максимального значения массы невращающейся звезды оценку (2–3)хМо.Вращение может увеличить максимальную массу н. з. лишь незначительно, до 25%. Т. о., можно считать, что верхний предел массы н. з. не должен быть больше, чем 3Мо .Если звезда в самом конце своей эволюции имеет массу больше M0, она можетпревратиться в чёрную дыру.Существуют различные оценки для минимальной массы M* , звезды-прародителя, к-рая образует чёрную дыру( возможный кандидат). Неопределённость этой величины составляет 10-40Мо.. Численное моделирование показывает, что помимо быстрого прямого гравитационного коллапса прародителя чёрная дыра может также образоваться при взрыве сверхновой. В этом случае падение части вещества после взрыва обратно на ядро приводит к тому, что масса компактного объекта в оставшемся ядре оказывается выше максимальной массы нейтронной звезды, и в результате этот остаток коллапсирует с образованием чёрной дыры. Есть указания на то, что более массивные прародители (с массами больше 40 Мо) могут образовывать чёрные дыры непосредственно, тогда как прародители с меньшими массами создают чёрные дыры при запаздывающем коллапсе вследствие падения вещества обратно на ядро после возможного начального взрыва. ВН образуется вследствии неограниченного гравитационного коллапса , когда продиводействие внутреннего давления сжатию становится недостаточным становится “недостаточным”…
После гравитационного коллапса небесного тела и образования чёрной дыры её внешнее гравитационное поле должно асимптотически приблизиться к стандартной равновесной конфигурации, известной как поле Керра — Ньюмена, к-рое характеризуется только тремя параметрами: массой, угловым моментом и зарядом.Одной из уникальных особенностей горизонта событий и области вявляется то, что они “ воспринимают ” информацию из будущего внешнего пространства, а по-другому движение горизонта событий в любой момент времени зависит не от того , что произошло со звездой в прошлом, а то, что с ней будет происходить.Пространственно- временное многообразие вблизи ВН сильно искривлено Если чёрная дыра имеет ненулевой угловой момент, то любой объект в окрестности чёрной дыры будет вовлекаться во вращение вихревым гравитационным полем, примером может послужить незаряженная вращающаяся ЧД Керра:- Площадь поверхности горизонта может быть записана через массу M чёрной дыры и угловой момент:J = аМ, где а — угловой момент на единичную массу (c = l, G = 1):А=4п(r(2)н+a(2)), (ур.1) rн=М+ кв. кор. из М(2)-а(2)( Ур.2) Эта вращательная энергия (энергия вихревого гравитационного поля) может быть (в принципе) извлечена из чёрной дыры.Предпологают, что избытки энергии в галактике, компенсируются с помощью ВН. Энергия и вещество под воздействием гравитационных сил направляется в ВН . Попадая под гравитационное воздействие ВН , вещество и энергия получают дополнительный разгон. Приближаясь к материи, вещество и энергия начинают сжиматься, до состояния материи и приобретать в результате этого, дополнительный энергетический заряд. ОБРАЗОВАТЬСЯ ВН МОГУТ, В СУЩНОСТИ В ЛЮБОЙ ЧАСТИ ГАЛАКТИКИ, НО ИЗ-ЗА ТОГО, ЧТО ОНИ ЯВ-СЯ СИЛЬНО ГРАВИТИРУЮЩИМИ ОБЪЕКТАМИ , ОНИ ПОСТЕПЕННО , КАК БЫ ОПУСКАЮТСЯ В ЦЕНТР ГАЛАКТИКИ В процессе эволюции, в центре галактики, - самое древнее и самое сконцентрированное по количеству звёзд и ВНместо,- происходит их ( ВН)слияние и образуется массивная галактическая ВН. .Чёрная дыра — создаёт огромную гравитацию, на её горизонте нет вещества. Несмотря на это, горизонт выглядит для внешнего наблюдателя (вне чёрной дыры) и ведёт себя как физическая мембрана, сделанная из двумерной вязкой жидкости с определёнными механическими, электрическими и термодинамическими свойствами. Эта удивительная точка зрения, при которой горизонт рассматривается как мембрана, известна как мембранная парадигма( К. Торн) В соответствии с этим подходом, взаимодействие горизонта с окружающей Вселенной описывается знакомыми законами для жидкости горизонта, например, уравнением Навье-Стокса, уравнениями Максвелла, уравнением приливной силы и уравнениями термодинамики. Очень важно подчеркнуть, что мембранная парадигма не есть метод приближения или некоторая аналогия. Это точный формализм, к- рый даёт те же самые результаты, что и стандартный формализм общей теории относительности. Так как законы, определяющие поведение горизонта, имеют привычный вид, они являются мощным средством для интуитивного понимания и количественного расчёта поведения чёрных дыр в сложных ситуациях.Характерный размер ВН определяется шварцильдовским радиусом ( или гравитационным радиусом) rg=2GM/c(2), здесь М- масса , G- грав постоянная .ОТО УГЛУБИЛО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЧД И ПОСЛУЖИЛА СИЛЬНЫМ ПОДСПОРЬЕМ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ ЧД: Ключевая точка отсчёта зарождения ОТО это 1907 г. :- знакомое и проверенное свойство тяготения: сила тяготения пропорциональна массе того тела, на к-рое она действует Э. понял , что это силы инерции действуют на нас тогда, когда мы движемся с переменной скоростью или меняем направление движения. Например, при движении в автомобиле на “ скорости ”инерция прижимает пассажиров к спинкам кресел. Другим примером силы инерции является центробежная сила, к-рая имеет место быть во время вращения Земли вокруг Сола . Все силы инерции , как и силы тяготения, пропорциональны массам тех тел, на к-рые они действуют.Ну, а земляне не ощущают ни гравитационного поля Сола, ни центробежной силы, вызванной движением Земли вокруг Сола, так как эти две силы уравновешивают друг друга. Баланс нарушился бы, если бы одна сила была пропорциональна массе объекта, на к-рый она действует , а другая — нет. В общем случае тот факт, что и силы тяготения, и силы инерции пропорциональны массе того тела, на к-рое они действуют, и не зависят более ни от каких свойств тел, позволяет ввести в каждой точке произвольного гравитационного поля “свободно падающую систему отсчета”, где не ощущаются ни силы тяготения, ни силы инерции, так как они точно уравновешивают друг друга для любых тел. Когда мы ощущаем силы тяготения или силы инерции, это означает, что мы не находимся в свободно падающей системе отсчета. Например, на поверхности Земли свободно падающие тела ускоряются в направлении к центру Земли с ускорением примерно 10 м/с2. Мы ощущаем тяготение Земли до тех пор, пока сами не начнем двигаться вниз с тем же самым ускорением, т. е. начнем свободное падение. Э. совершил логический скачок и предположил, что если хорошенько посмотреть на ситуацию, то силы тяготения и силы инерции это одно и то же. Это утверждение Э. назвал принципом эквивалентности инерции и тяготения, или по-другому принцип эквивалентности, его можно отнести, по-бльшей степени, к СТО, но , как раз,он способствовал обоснованию ОТО. Согласно этому принципу, всякое гравитационное поле полностью задается описанием того, какая система отсчета является свободно падающей в каждой точке пространства-времени…. Из основного положения Энштейна выходит , что гравитационное поле идентично римановой геометрии пространства времени,т.е. можно провести аналогию между ролями гравитации в физике и кривизны в геометрии. То, что с помощью выбора подходящей свободно падающей системы отсчета можно добиться, что сила тяготения на короткое время исчезает в малой окрестности любой точки в гравитационном поле, очень похоже на свойство кривых поверхностей, заключающееся в том, что всегда можно сделать карту этой поверхности и на ней вблизи любой точки будут правильно изображены все расстояния и направления. Если поверхность кривая, то ни одна карта не способна правильно отобразить расстояния и направления везде; всякая карта большой области является компромиссом, в большей или меньшей степени искажающим расстояния и направления. Например , проекция Меркатова, это испоьзуют при создании географических карт Земли, дает достаточно точное представление об истинных расстояниях и направлениях вблизи экватора, но очень сильно исказит картину вблизи полюсов и может дать сильные погрешности в оценке размеров георафическх объектов. Начав с этой аналогии между тяготением и кривизной, Эйнштейн пришел к выводу что тяготение есть не что иное, как проявление кривизны пространства и времени. Для развития этой идеи ему потребовалась математическая теория искривленных пространств…. Геометрия и физика:Ну во времена Э. на геометрию смотрели , как на две науки совершенно различные по своему существу , физики считали эту науку, как на что-то “ весьма внешнее” по отношению к тому, чем они занимались . Евклидова геометрия трёхмерного пространства была лишь рамкой , где физ. явления происходят. Ну, в СТО(1905г) – пространство Минковского-это есть геометрия 4-х мерного пространства, связанная с физикой через посредство входящей в неё константой -, к-рая есть скорость света. Ну , в этой геометрии элемент длины определяется через :ds(2)-dx(2)+dy(2)+dz(2)-c(2)dt(2),здесь х,у , z означают собственные пространственные координаты , t-это есть время , а с- разумеется скорость света ( неевклидова геометрия) В 1913 вместе Э. с Гроссманом получает первый вариант таких уравнений (уравнения Эйнштейна-Гроссмана , для “ абсолютного вакуума”. В 1913 при изучении гравитации Энштейн-Гросман пришли к выводу, что в общем случае гравв. поле хоарактеризуется 10-ю пространственно-временными функциями gмюню,так появилось псевдориманово время с интервалом dS(2)=g мюню(х)dx(мю)dx(ню).( выражение1)Введением новых переменных этот интервал в любой точке пространства-времени приводит приводится к видуds(2)=(d zeta(0))(2)-(dzeta(1))(2)-(dzeta(2))(2)-(dzet(3))(2)( выражение2)и в этом случае величины d zeta(ню) не будут полными дифференциалами.Резуме Э.:Гаусс предлогал метод математического описания любого континиуума , в к-ром определены метрические соотношения ,ну “расстояния”между соседними точками .Каждой точке континиуума приписываются столько чисел (гауссовых координат), сколько измерений имеет континиуум.Способ приписания выберается таким образом ,чтоб соседним точкам соответствовали числа( гауссовы координаты), к-рые отличались бы на бесконечно малую величину.Система координат Гаусса есть логическое обощение декартовой и применима к неевклидовым континиуумам , лишь в том случае, когда рассматривается очень малая часть континиума.ЗатемА. Э. подчёркивал :-“Все Г. системы координат эквивалентны( по-принципу) для формирования общих законов природы.” Некот. общие св-ва римановых пространства-вр., к-рые лежат в основе ОТО.В псевдо-рим. геометрии пр.-вр. интервалы будут трёх видов:I) времени подобными ds(2)>0.II) пространственно подобыми ds(2)<0.III) изотропные ds(2)=0( выражение3).Эти различия абсолютны , т.к. никакими допустимыми преобразованиями координат пр.-вр. невозможно преобразовать интервал одного вида в др..Допустимые преобразования это такие преобразования, к-рые обеспечивают взаимно-однозначное отображение ( диффеоморфизм).Из вырожения (1),для локальных dx(i)=0(i=1,2,3) последовательных событий выходит неравенство:ds(2)=g00(dx(0))(2) >0,x(0)=ct и оттуда выходит условие : g00>0.Для одновременных событий dx(0)=0 этот интервал должен быть отрицательным : ds(2)=gikdx(i)dx(k)<0,;I,k=1,2,3. Достаточным ( и необходимым) условием отрицательности интервала есть ус-вия Сильвестра |g11,g12;g21,g22|>0,|g22,g23;g32,g33|>0,|g11,g13;g31,g33|>0….| g11, g21, g31; g12, g22 ,g32; ,g13,g23,g33|<0. Это неравенство и неравенства g11<0, g22<0, g33<0 являются независимыми… Геодезические линии – это мировые линии свободного движения , т.е. движения , управляемого только действием грав. поля, описываемым данной геометрией .И при этом времениподобные геодезические являются траекториями свободного движения пробных тел , а нулевые геодезические – свободного движения фотонов , т.е. распространение излучения , пока его длина намного меньше характерного масштаба изменения поля ……… …. Движение мат. точки по геодезической линии риманова пространства преобразуется к Ур. движения в форме Гамильтона-Якоби, т.е., в конечном итоге вместо Ур. геодез. лин. , будет Ур. Гамильтона –Якоби: g (лямда бета)(deltaS/deltax(альфа))(deltas/deltax(бета))- мю(2)=0; альфа , бета=0,1,2,3( мю- это энергия покоя частицы , для фотона мю=0).Затем действия можно записать в след-м виде:S=-Et+Lzф+Sr(r)+Sv(v),потом получают уравнения движения , к-рые представляют собой первые интегралы уравнений геодезических линий.. . Энергия мат. точки имеет предел,т.е. его скорость меньше1( скорости света).Это значит , что при движении мат. точки по геодезической линии времениподобный интервал ей отвечающий не будет изотропным; геодезическая линия ,изотропная точке –изотропна всюду. В римановском пр-ве , где метрический коэф. gмю ню не зависят от времени , величина gnn=/= 0, а последнее равенство справедливо, как в вещ-ве , так и вне его…. Эйнштейн часто делал доклады перед выдающимися математиками того периода, в том числе и перед Гилбертом. Г.сильно критиковал работу Э. , за ошибки в математике, как раз именно Г. нашёл” наиболее завершённый”( оптимальный) подход к решению проблемы построения математической части теории гравитации. Основной особенностью уравнений Э. была их нелинейность, приводящая к невозможности использования при их решении принципа суперпозиции…В 1915 году летом Э.делал очередной свой доклад по своей теории гравитации...А осенью этого же года Г. впервые опубликовал окончательный вариант уравнений в своей статье(без космологического члена!), на несколько дней( почти на две недели) раньшеЭ., на это его толкнули следущие факты возросший интерес к теориям гравитации, а также незавершённость уравнений Э. (т.е., будуче выдающимся математиком, “ это называется, проффесор взял ручку и вовсю поправил ошибки нерадивого студента ”, пусть даже и не поставил в известность прямолинейно автора теории) он получил их (эти Ур.) варьированием скалярного действия гравитационного поля (совместно с правильно записанным действием "вещества"), равного интегралу от инварианта кривизны.Э. довёл эти Ур. до логического завершения на неделю позже …Основные уравнения ОТО, связывают между собой свойства материи , заполняющее искревлённое пространство- время.Выглядят они ( насколько здесь получится изобразить) так:Rab- (R/2)g ab+^gab=(8пG)/c(4))Tab( ^- это космологическая постоянная , она была внесена именно Э. в 1917г, статья называлась “Вопросы космологии и ОТО”) … Гилберту не принадлежит весь математический аппарат ОТО(так же , как постулаты и предсказания этой теории ), автор этой гравитационной теории Э., но к чести для Г., надо сказать , что поправки были довольно таки существенными, т. о. в ОТО появился вариационный принцип, благодаря к-рому упростилась возможность решения уравнений Э.Вообщем, это можно объяснить так: Уравнения Эйнштейна наиболее просты в том смысле, что кривизна и энергия-импульс в них входит лишь линейно, ещё в , в левой части стоят все тензорные величины валентности 2, они могут характеризовать пространство-время и вывести их можно из принципа наименьшего действия для действияЭйнштейна-Гилберта.С математической точки зрения, уравнения Эйнштейна являются системой нелинейных дифференциальных уравнений относительно метрического тензора пространства-времени. Символы Кристоффеля метрического тензора определяют геодезические, по к-рым объекты (пробные тела) двигаются по инерции. Приближённо линейность существует лишь для слабых гравитационных полей, когда отклонения метрических коэффициентов от их значений для плоского пространства-времени малы, и так же мала кривизна. Точные уравнения Э,они включают в себя:1) решение Шварцшильда(Schwarzschild, 1917) (для пространства-времени, окружающего сферически симметричный незаряженный и невращающийся массивный объект) имеет только массуM; оно статично и сферически симметрично. ds(2)=-(1-2M/r)dt(2)+(1-2M/r)(-1)dr(2)+r(2)d*omega(большая)(2) гдеd*omega(2) = d*teta(2)+sin(2)tetadф(2) это-есть первое решение ваакумны Ур Э.…. 2)Решение Рейсснера-Нордстрема ( , 1918) статическое и сферически-симметричное(для заряженного сферически симметричного массивного объекта), зависит от массы M и электрического зарядаQ:с(2)dtau(2)=[1-rs+rQ(2)/r(2)]c(2)dt(2)-dr(2)/1-[rs/r+rQ(2)/r( 2)]-r(2)dTeta(2)-r(2)sin(2)Tetada(2):-тау-собственное время(на часах набл.)t-время координат-истинное время,к-рое измер. на бесконечно удалённых часах,r-радиальная координата( "длина экватора"/п ВН)в метрах,Тета--географическая широта(угол от севера) в радианах,rs=2GM/c(2)-адиус Шварцильда в метрах, -G грав. пост. rQ- массштаб длины в метрах, соответствующий электрическому заряду Q(аналог радиуса Шварцильда)это опеделяться так:rQ=Q(2)G/4пэ0с(4),1/4пэ0с(4)-постоянная Кулона
3)Решение Керра (Kerr, 1963), стационарное, осесимметричное, зависит от массы и углового момента. 4)Решение Керра-Ньюмена (Kerr-Newman, 1965), стационарное и осесимметричное, зависит от всех трех параметров.М,J,Q... .И есть космологическое решение Фридмана (для Вселенной в целом) и точные гравитационно-волновые решения. Обстоятельство решений этих уравнений это то, что тензор энергии-импульса подчиняется собственному набору уравнений — уравнениям движения той среды, что заполняет рассматриваемую область. Интерес представляет то обстоятельство, что уравнения движения, если их меньше четырёх, вытекают из уравнений Эйнштейна в силу локального закона сохранения энергии-импульса( самосогласованность Ур.Э.)Когда Ур. движения больше четырёх, то решать приходится систему из уравнений Эйнштейна и уравнений среды, а это сложно , поэтому и придаётся такое значение придаётся известным точным решениям этих уравнений. Метрика Керра описывает гравитационное поле незаряженной вращающейся ВН, а если радиус гравитирующего тела больше радиуса гравитирующих событий , то она во многих случаях описывает другие грав. тела . Метрика в заданной геометрии характеризует квадрат расстояния d(2)= gab dx(a) dx(b)( альфа , бета=1,2,3) между двумя близкими точками пространства – времени . Координатами Боейра- Линквиста пользуются для удобства, когда пытаются охарактеризовать движение в грав. поле с точки зрения стороннего наблюдателя , они совпадают на бесконечности с обычными серическими координатами в плоском пространстве . В этих координатах и геометрической системе координат метрика Керра будет иметь следующий вид:ds(2) =(1-2M r/ Сигма большая) dt(2)+4M(2) ar sin(2) Teta/ Сигма большая dtdф-(dr(2)/ Сигма большая)- Сигма большая d Teta(2)- sin (2) Teta(r(2)+a(2) M(2)+(2 M(3) a(2) r sin (2)Teta / Сигма большая)( Ур.1).Но наиболее общее решение, соответствующее конечному состоянию равновесия ЧД -это трёхпараметрическое семейство Керра-Ньюмена: Трехпараметрическое семейство Керра-Ньюмена - наиболее общее решение, соответствующее конечному состоянию равновесия черной дыры. В координатах (Boyer-Lindquist)Бойера-Линдквиста( эти координаты используются для удобства , когда пытаются охарактеризовать движение в грав. поле с точки зрения стороннего наблюдателя , они совпадают на бесконечности с обычными сферическими координатами в плоском пространстве ) метрика Керра-Ньюмена. Соответствующий интервал пространства – времени в координатах , введённых Бойером и Линкдвидсом , будет иметь вид : ds(2)=(1-( 2M- Q(2)/ Сигма большая)) dt(2)-( Сигма большая/ дельта) dt(2)- Сигма большая d teta (2)- sin (2) teta ( r(2)+a(2)+( 2M- Q(2)/ Сигма большая) a(2) sin (2) teta ) dф(2)+2((2M- Q(2)/ Сигма большая) a sin(2) teta dф dt (Ур.2) и здесь дельта= r(2)+a(2)-( 2M- Q(2) ,а сигма большая = r(2)+a(2) cos(2) teta, M- это масса , Q- электрический заряд , а= J/M –есть параметр вращения ВН .Электрический заряд и угловой момент не могут быть больше значений, соответствующих исчезновению горизонта событий. Должны выполняться следующие ограничения:. a(2)+Q(2)<or=M(2) это ограничение Керра—Ньюмена. Когда эти ограничения нарушаются, горизонт событий исчезает, и решение вместо черной дыры описывает "голую" сингулярность. Такие странные объекты не должны существовать в реальной вселенной, (это так называемый Принцип Космической Цензуры)… Уравнения движения , к-рым подчиняются движения пробных частиц можно получить из уравнения Гамильтона- Якоби, где возможно полное разделение переменных .Это проще исследовать методом последовательных приближений орбиты близких к круговым, выбирая в качестве приближения экваториальные круговые траектории ( всё это пойдёт без учёта малых олебаний круговых орбит). Круговые орбиты в экваториальной плоскости невращающейся ВН в магнитном поле: <p> (d(2)xмю)/ ds(2)+ Г(мю) альфа бета( dx(alfa) x(beta)/ds)=( мю/е) Fню(мю)(dx(ню)/ds) (Ур,I) из симметрии задачи выходит , что в экваториальной плоскости Тета=п/2, возможно круговое движение:u(мю) = (dz(мю)/ds)=u(0)(1,0, 0,w0)методом подстановки в (Ур,I)wв соответствующие значения символов Кристоффеля и тензора электромагнитного поля , для частоты обращения w0,находим : w0=(1/2) wв[+/-(1+ 4(ws(2)/ wв(2))-1] (Ур,II), ws- это кеплерова частота ws= s.r.f M/ r(3/2), wв- это циклотронная частота в грав. поле wв=еВ/мю u(0),затем используя условие нормировки для 4- скорости частицы gмюню u(мю) u(ню)=1 и получим : (u(0))(2)(1-(3M/ r)+ r(2)w0wв)=1(Ур, III), сопоставляя эти уравнения (Ур,II и Ур, III), можно увидеть , что ларморово движение ( cила Лоренца направлена на ЧД, w0<0) будет возможно только в случае , когда r>3M, а антилармовское движение ( сила Лоренца от дыры) возможно в диапазоне 2М<r(</=)3М,затем вводится безразмерный праметр : <p>эпсилон =е ВМ/мю, это характеризует влияния магнитного поля на движение частицы , даже при очень малых значениях магнитного поля параметр эпсилон для частиц с большим отношением заряда к массе может быть довольно большим.Затем решим уравнения (Ур,II и Ур, III) для энергии частиц и найдём :Е= мю u0= (s.r.f delta/r) s.r.f (1+^(2)+/-), ну здесь ^+/-=- дельта/[2М(r-3M)]{ epsilon+/-[epsilon+ ( 4 s.r.f(r-3M) V(3)/r(3)]}, величина ^ +- соответствует ларморовым орбитам ,а^- антиларморовым, последние существуют в области 2М<r(</=)3М, а первые только в r>3M. Энергия ,измеренная в локально – инерциальной системе отсчёта будет равна Е`= мю/ кв.кор из2 , а гравитационный дефект массы таков : дельта мю=( мю-Е)/мю=(1- кв. кор .из эпсилон) и при очень большом значении эпсилон он может достигнуть почти 100%. При r>3M появляются ультрарелятивские траектории у >>1, причём это не будет связано с близостью орбиты к замкнутой фотонной орбите…. Движение в магнитном поле , в метрике Керра: из (Ур,I) с мю =1 для частоты кругового движения в экваториальной плоскости получим (b это бета) : w0=[ b /(1- a(2) w s(2))]{+/- s.r.f [1+ s.r.f b ws(2)(1-a(2) ws(2))(1+ wв)]-1}, b= (wв/2)(1+ a(2)ws(2))+ aws(2) (ур. IV), (+/-)- этот знак соответствует прямому и обратному движению частицы в поле Керра ( возможны , как ларморовы , так и антиларморовы движения): (u(0))(in2)[1-(3M/r)(1-aw0)(2)- w0(2)a(2)+ r(2) w0wв(1+ a(2) ws(2))-( Ma wв/r)]=1(ур. V) совместное точное уравнение из ур. IV и ур. V решить для у(r, epsilon) и w0(r, epsilon) чудовищно сложно ( даже невозможно?), но если ws<<wв, те. Если электромагнитная сила преобладает особенности движений похожи ( неидентичны, а именно похожи), на таковые же в магнитном поле метрики Швардцильда….
При поисках ЧД важно следущее:
1) получить наблюдательные свидетельства , что у объекта нет “ твёрдой поверхности”, а имеется “ практически” горизонт событий. 2) измерить массу объекта
3) показать , что его радиус не выше rg
Критерии , необходимые для поисков , сформулированы ОТО( т.е. , согласуясь с предсказаниями ОТО , находят подходящие объекты). Это делается с помощю рентгент и ик- астономии, а также спомощью микролинзирования( длительность блеска изменения блеска далёкой Зв. будет пропорционален квадратному корню из массы грав . линзы. Микролинзирование проводят по теории ОТО, с учётом кривизны трёхмерного пространства) и интерферометрией…. Как отличить черные дыры от н. з.? Ну, например , по такому параметру , как аккреция, аккрецирующая черная дыра не должна проявлять себя как рентгеновский пульсар. У нее может наблюдаться лишь иррегулярная переменность рентгеновского излучения с характерными временами дельта t~rg/c~10(-4)c , примера в рентгеновской двойной системе Лебедь Х-1, содержащей черную дыру с массой около десяти солнечных, в состоянии, когда рентгеновская светимость понижена, а рентгеновский спектр жесткий и степенной, наблюдается быстрая иррегулярная переменность рентгеновского потока на временах порядка миллисекунды. Наблюдения, выполненные с бортов современных рентгеновских обсерваторий показали, что рентгеновские спектры аккрецирующих ЧДсистематически более жесткие, чем спектры аккрецирующих н.з., и простираются до энергий в несколько мегаэлектрон-вольт.Но строгая периодичность пульсации не есть основной признак отличия, если у нейтронки слабое мгнитное поле при аккреции на такую нейтронную звезду могут не наблюдаться регулярные пульсации , при слабом магнитном поле н.з. и несильном темпе аккреции вещества на ее поверхности могут происходить термоядерные взрывы накопленного вещества, приводящие к явлению рентгеновского барстера I типа - коротким (длительностью порядка 1-10 с) и мощным вспышкам интенсивности рентгеновского излучения, что также является характерным признаком аккрецирующей н. з., обладающей твердой поверхностью. Поскольку черная дыра не обладает твердой поверхностью, аккреция вещества на нее не должна приводить к феномену рентгеновского барстера I типа. Разумеется, отсутствие этого феномена также является лишь необходимым критерием наличия черной дыры. Т.о., могут быть сформулированы важнейшие признаки аккрецирующей черной дыры: это мощное рентгеновское излучение, большая масса (более трех солнечных), отсутствие феноменов рентгеновского пульсара или рентгеновского барстера I типа. При этом вопрос о надежном определении массы релятивистского объекта в рентгеновской двойной системе является решающим при идентификации его с черной дырой… Аккреция на молодые н.з., возможна либо при высоких значениях электромагнитного поля и/или когда у н.з. большая плотность. Аккреция оказывает влияние на эволюцию магнитного поля . Вопервых, она будет нагревать поверхность Зв., уменьшая тем самым проводимость, во вторых, будет возникать поток вещ-ва к центру SN, к-рый будет переносить поле в более глубокие слои Зв.Например, аккреция с темпом меньше 10(-14)Мо будет незначительно ускорять разпад поля. Итак, для одиночных NS –этим эффектом можно пренебречь.Аккреция может также и экранировать магнитное поле ( Бисантов- Коган и Комберг). Для реализации такокого механизма в слое вещ-ва над магнитным полем должны быть подавлены неустойчивости.Возможен также механизм , при к-ром поле из ядра NS “ выпихивается” в кору за счёт вращения или архимедовой силы и затухает там же за сёт омических потерь… Аккреция на одиночные объекты будет отличаться от аккреции в ТДС, во-первых там будет отсутствовать орбитальный момент , во вторых темп аккреции будет невелик , при аккреции Бонди(одиночная NS, аккретирующае вещ-во межзвёздной среды) , NS- может иметь светимость порядка 10(32)эрг/с. Если NS будет находится в плотном молекулярном облаке , то светимость может существенно возрасти.Запишем темп аккреции так: М= сигма ро бесконечность vбесконечность . В случае сферической аккреции радиус грав. захвата будет равен : RG=(2G M)/cs(2) ,сs-это скорость звука в межзвёздной среде(МСЗ) вдали от NS и М= 4п RG(2) ро бесконечность cs экспонент. сs(-3).Есть сильная зависимость аккреции от тем-ры и поэтому вопрос прогрева МЗС излучением НЗ очень важен.Прогрев аккрецию не останавливает.В случае цилиндрической аккреции ( v бесконечность >cs) изменяется ф-ла радиусагравитационного захвата : RG=(2G M)/(cs(2)+ v бесконечность(2)) и ,т.о.,для темпа аккреции будет:М=кп((2GM)(2)/ (cs(2)+ v бесконечность(2))) x ро бесконечность, коэффициэнт пропорциональности к , зависит от скорости вращения NS, будем для простоты считать его равным единице, надо сказать, что точные аналитические решения в данном случае отсутствуют. Наиболее эффективно процесс образования АД будет происходить в ТДС, когда одна из звёзд превращается в компактный релятивиский объект ( будь то белый карлик, ВН или нейтронная Зв.), а другая заполняет свою полость Роша , через точку Лагранжа ( L1) вещ-во покидает нормальную оптическую звезду и оказывается в области Роша компактного объекта , а блогодоря наличию углового момента газ не падает сразу , а образует вращающеесявокруг Зв. кольцо, к-рое из-за перпеноса момента может расплываться в АД.Газовая струя , истекающая из оптической Зв. через точку Лагранжа , ударяет в диск с выделением большого кол-ва энергии( hot spot). Компактные объекты имеют следущие радиусы: 1)Для ВН :RBH=Rg=2GM1/c(2);
2) For NS: R NS~(1:2)x10(6) см
3) радиусы белых карликов примерно в 100 раз меньше радиуса Сол.Если релятивиская зв. не обладает магнитным полем , то можно считать что внутренняя граница АД – r1- простирается до поверхности Зв.Магнитное поле может разрушить аккреционный диск(АД) на расстоянии существенно превышающий радиус аккрецирующего объекта . магнитные поля у нейтронных звёзд могут достигать до 10(12) Гс.Диск будет разрушаться магнитным полем нейтронной Зв . уже на расстоянии альвеновского радиуса r1 около 10(8): 10(9) см (Прингл и Рис).Значение радиуса внешней границы аккреционного диска R – будет определяться параметрами двойной системы , прежде всего орбитальным периодом Р и массой оптической зв. М2, а также темпом потери её массы , а ещё процессами , к-рые будут происходить в АД.Вследствии большого различия физ. процессов в ТДС могут встречаться любые ситуации , тогда АД может занять всю полость Роша компактного объекта .А расстояния между компанентами могут лежать в широком диапазоне 0,2(<)= a/Ro(<)~2000.Аккреторы замагниченных нейтронных Зв., к-рые находятся на стадии аккреции . Допустим у нас рентгеновские пульсары ( источники ренгеновского излучения ) и/ или рентгеновские барстеры ( источники переменного периодического излучения), во всяком случае речь сейчас пойдёт о них . У ренгентовских источников наблюдаются сложное временное поведение блеска : выделяю периодические, квазипериодические и случайные изменения( тому будут виной очень разные причины).Известно несколько десятков рентгеновских пульсаров , среди к-рых будут наблюдаться , как системы с массивными ОВ , так и с красными карликами и гигантами.Первичным компанентом является вращающаяся нейтронная Зв. с сильным магнитным полем 10(12)Гс. Конвективные движения и быстрое вращение могут привести к появлению полей вплоть до 10(16)Гс- эти объекты будут уже называться магнитарами …Отличительной особенностью рентгеновских пульсаров будет являться периодическое рентгеновское излучение .
Релятивистские объекты ,как уже говорилось рождаются на заключительных стадиях эволюции массивных звёзд до10Мо в результате потери устойчивости и коллапса их ядер , а из более массивных зв. рождаются ВН. Это может произойти в резельтате взрыва SN .Ещё можно в качестве примера привести механизм образования н.з. в следствии эволюции белых карликов в ТДС.Перетекание вещества от звезды компаньёна на белый карлик постепенно увеличивает массу б.к. и по достижению предела Чандрасекара б.к. превращается в н.з.,а если вещество продолжает перетекать,масса н.з. существенно увеличивается и в результате коллапса образуется вн .з. можно различить атмосферу ,это тонкий слой плазмы ,там формируется спектр теплового и электромагнитного излучения .Геометрическая толщина атмосферы у горячих н.з. несколько см,до нескольо мм у холодных, а у остывших,мёртвых нейтронок её совсем нет . Характерный размер нейтронной звезды 10 - 15 км.По некот. моделям химическая составлющая атмосферы н.з. это “смесь с солнечным составом” водород , гелий, железо, и т.н. , “Si-ashes”( пепел из кремня, это вещ-во может выпвдать на поверхность н.з. при аккреции) .Наличие любой рассеивающей атмосферы делает спектр излучения более жёстким.Результаты , получаемые для тяжёлых элементов и солнечно хим. состава отличаются от чернотельного спектра на 20-30%. Сильные отличия может показать , только Не и Н –атмосферы.В процессе остывания в коре н.з. образуется неравновесный слой и в нём аккумулируется запас энергии до 10(48)эрг.Неравновестность создаётся в большом избытке нейтронов , это приводит к появлению сверхтяжёлых ядер вблизи границы устойчивости Qm=0 и наличию свободных нейтронов. Медленная эволюция неравновесного слоя за счёт диффузии нейтронов вглубь н.з.”несёт ответственность”за большую продолжительность рентгентовской светимости ( около 10(4) лет).”Звездотрясения” и скачки периода , приводят к выносу неравновесного вещ-ва наружу , взрывному выделению энергии и,возможно,у- вспышкам Хоть , состав и уранение состояния и хим состав ядра н.з. достоверно пока неизвестен, а он играет важную роль в эволюции н.з., было высказано множество предположений( гипотез) , не одно из к-рых пока нельзя ни доказать с высокой степенью достоверности , ни опровергнуть.Тут , как раз будет несколько гипотез: В настоящее время общепринята следущаяя картина строения н.з.: 1)Кора н.з состоит из внутренней(Аen) и внешней частей (Ае) частей .Ае фаза в основном состоит из ядер Fe(56) и вырожденного газа свободных электронов . Из-за взаимного электростатического отталкивания ядра железа образует объёмноцентрированную кристаллическую решётку , таким образом у н.з. внешняя часть коры твёрдая . Плотность вещ-ва в Ае –фазе меняется от 10(4) до 4х10(11) г/см(3). В Аеn фазе содержаться содержатся все более обогащённые нейтронами ядра , образующие другую кристаллическую решётку , вырожденные газы свободных релятивиских электронов и свободные нейтроны. Плотность вещ-ва в Аеn- фазе изменяется от 4,3х 10(11) до 2,410(14) г/см(3). Общая толщина коры может быть до нескольких км. 2) При плотностях больше ядерных или порядка ядерных :ро~2.8*10(14) , ядра разрушаются и образуется , т.н. , npe -фаза , к-рая представляет собой нейтронную , протонную и электронную жидкость . При плотностях порядка 10(15)г/см(3) в центральной области н.з. образуются гипероны и мюоны. Строение н.з.Атмосфера н.з. это тонкий слой плазмы у горячих н.з. он простирается на несколко см , у более холодных толщина его в несколько мм, у очень холодных атмосферы нет вовсе. Атмосфера Н.з. имеет крайне малую геометрическую толщину, особенно по сравнению с атмосферой обычных Зв., позволяющая всегда пользоваться только плоско-параллельной геометрией и предположение о гидростатическом равновесии , такж же , с высокой точностью выполняются также ионизационное и локальное термодинамическое равновесие- это первая группа факторов.Ко второй группе факторов можно отнести худшая изученность рентгеновских спектров атомов по сравнению с оптическими , неопределённость хим. состава атмосфер н.з., наличие у н.з. сильного магнитного поля. Геометрически тонкий в несколько см или мм наружний слой вещ-ва н.з. существенно влияет на спектр излучаемого Зв. излучения . Изучение атмосфер н.з. началось относительно недавно. Характерный размер нейтронной звезды 10 - 15 км.Структура н. з. массой 1,5 Мо и радиусом 16 км: I - тонкий внешний слой из плотно упакованных атомов.Далее идут слои II и III ядра расположены в виде объемно-центрированной кубической решетки. Область IV состоит в основном из нейтронов. В области V вещество может состоять из пионов и гиперонов, образуя адронную сердцевину нейтронной звезды. Отдельные детали строения нейтронной звезды в настоящее время уточняются. Внешнему ядру отвечает плотность 0,5ро<po<2po и толщина несколько км ,вещество состаит из нейтронов и небльшой незначительной примеси протонов ,всего несколько % по числу частиц и электронов .Состав вещ-ва определяется степнью электронейтральностью плазмы и бета равновесием по отношению к реакциям <p>n.--.>p+nue, p.--.>n+nu’e ;nu и nu’(nu этоню) нейтрино и антинейтрино.Электронейтральность требует равенства протонной и электронной концентрации:np=ne.Бета равновесие устанавливает связь между хим. потенциалом частиц :mu n=mup +mue,но химический потенциал опускается,из-за УРКА процесса.Все компанеты npe cильно вырождены .Электроны образуют почти идеальный релятивиский ферми-газ,а нейтроны и протоны в силу взаимодействия посредством ядерных сил,сильно неидеальную и нерелятивистскую ферми жидкость.При использовании описание ферми жидкости используется формалим квазичастиц .Фермевский импульс :pFj=h(3п(2)nj)(2/3),aпоэтому из условия электронейтральности будет вытекать равенство фермионовских импульсов pFp=pFe согласн согласно расчётам при плотности вещ-ва приблизительно равной ядерной хим. потенциал нейтронов и электронов mue~mun~60-100МэВ,а у протонов значительно ниже mup~3-6МэВ.С ростом плотности фермиевские энергии частиц растут из-за этого в вещ-ве могут рождаться новые частицы,прежде всего мюоны,они,как и электроны рождают почти идеальный релятивиский газ.Сво-ва коры нейтронки можно описать проверенными микроскопическими теориями,а вот ядро составляет сложность.Это потому,что квантовая теория сверхядерной плотности пока ещё не построена.Внутр. строение н.з.(радиальное распределение плотности , температуры и др. параметров ) определяется зависимостью давления холодного вещ-ва от плотности ро,т.е. Ур. состояния при нулевой тем-ре , а так же с учётом гидростатического равновесия , с учётом эффетов ОТО( более реалистичные модели).Без учётов эффектов ОТО и в предположении,что ро определяется при любых плотностях вырожденным газом невзаимодействующих нейтронов масса н.з. была бы ограничена только пределом Чандрасекара,максимальная масса соответствовала бы бесконечной центральной плотности …Ур. состояния делятся на “мягкие” и “жёсткие”,жёсткие Ур.состояния будут иметь большее давление при одинаковой плотности ,так же для них характерна большая масса и радиус н.з. при меньшей плотности вещ-ва в центре ,основные неопределённости будут возникать при болшей массе н.з.а почему? Ну одна из причин может заключаться в том,что когда плотность превысит ядерную возможны различные фазовые переходы: 1)Кристаллизация ядерной жидкости
2)Пионная конденсация
3) Переход в кварк-глюонную плазму
”Мягкие” Ур. состояния при ро~4po, основаны на межнуклоном потенциале с мягким отталкивательным кором,даёт на порядок меньше давление… Хоть , состав и уранение состояния и хим состав ядра н.з. достоверно пока неизвестен, а он играет важную роль в эволюции н.з., было высказано множество предположений( гипотез) , не одно из к-рых пока нельзя ни доказать с высокой степенью достоверности , ни опровергнуть.Тут , как раз будет несколько гипотез: 1) Происходит гиперонизация вещ-ва рождаются Сигма- большая и лямда- гипероны.Относительные концентрации р и е могут стать настолько высокими , что разрешаются мощные реакции излучения нейтрино в прямом урка-процессе: Урка- процессы прямые.Прямые урка- процессы очень мощныйисточник нейтрино : Это обычные процессы бета-распада и бета-захвата, проходящие в веществе ядра НЗ, механизм испускания электронных нейтрино нюе(ve)и нюе ~ (v~e) звездным веществом при бета-взаимодействии электронов и позитронов с атомными ядрами (см. Бета-процессы).: n---.>p+ e+ v~e, p+e--.> n+ ve, n+e--.>p+ v~e(1) реакции захвата и распада идут с одинаковой скоростью.Для того, чтоб бета реакции могли выполнятся надо, что было соблюдёно” условие треугольника” :pF n(<)=pF e+ pF p, это правило выходит из закона сохранения имульса частиц . В идеальном газе вырожденных нуклонов и электронов это условие никогда не выполняется . В уравнениях состояния при высоких плотностях данные реакции становятся возможными. В осн. варианте У.-п. ядро захватывает электрон с испусканием нейтрино , превращаясь в неустойчивое ядро, к-рое затем испускает электрон и антинейтрино и вновь возвращается в исходное состояние. Энергия неустойчивого ядра выше, чем энергия системы из устойчивого ядра плюс свободный электрон на величину кинетич. энергии электрона, к-рая берется из энергии теплового движения вещества звезды. Конечным результатом процесса явл. превращение кинетич. энергии захватываемых электронов в энергию пар нейтрино-антинейтрино, к-рые свободно уходят из звезды. При более высоких темп-рах, когда в больших количествах в равновесии присутствуют электрон-позитронные пары, возникает возможность обобщенного У.-п. с включением процессов захвата позитронов. Это существенно ускорит остывание н.з. В этом случае нейтринная светимость увеличиться в 5-6 раз выше , чем при стандартной модели остывания нейтронной Зв., к-рая происходит в результате модиффицировнного урка- процесса. 2) По второй гипотезе в плотном вещ-ве образуется пионный конденсат.Он смягчает уравнения состояния и усиливает нейтринную светимость н.з. и тогда прямой урка процесс тоже делается разрешённый.Но во многих современных моделях , пионный конденсат оказывается подавленным. 3) В вещ-ве происходит фазовый переход к странной материи – плазме , состоящей из почти свободных u,d,s кварков с небольшой примесью электронов. При этом нейтринная светимость тоже увеличится. 4) Появляется каонный конденсат в сверхплотном вещ-ве.
Но если внутренне строение н.з., проблематично,то внутреннее строение ВН,составляет собой куда,как более сложную проблему. В стандартной физике граничные условия должны быть заданы в некоторый начальный момент или в бесконечном прошлом., ну а тут мы будем иметь дело С ГОРИЗОНТОМ СОБЫТИЙ ВН, а это явлется границей между различными сигналами, движущимися со скоростью света: такими, к-рые могут когда-либо уйти на пространственную бесконечность, и такими, к- рые этого сделать не могут. Но это зависит от процессов в будущем, а не в прошлом. Такое поведение горизонта диктуется свойствами распространения сигналов со световой скоростью.….Но до горизонта событий надо немного рассказать об эргосфере ВН. Эргосфера это есть область вблизи компактных релятивиских объектов( в частности наших ЧД). В случае , когда магнитное поле достаточно сильное , такое , что приходится учитывать его влияние на пространство и время, как раз возникает давольно любобытное явление - магнитная эргосфера … ..Эргосфера заряженной ВН не исчезает даже в том случае , когда параметр вращения ВН становится равным нулю.Значение функции w’( омега малая) на горизонте событий , имеющая смысл угловой скорости увелечения инерциальных систем отсчёта будет равна: wн’= омега большая н- [2QBr(+))/(r(+)(2)+a(2))]. Тогда химический потенциал даже для нейтральных частиц значение хим. потенциала изменяется мюн= m [омега большая н- (2QBr(+))/(r(+)(2)+a(2))]… Эргосфера врвщающейся ВН ( метрика К-Н, пространство время Кера) ,эргосфера лежит между поверхностью бесконечного красного смещения , goo или r(2)-2M+ a(2) cos Teta=0 и горизонтом событий r=M+ s.r. f M(2)+ а(2) ( ускорость света и грав. постоянная равны единице)...Внутри эргосферы никакое тело не может покоиться отнсительно удалённого наблюдателя , оно вращается вокруг компактного объекта в ту жесторону, что и сам объект , вот как раз, существование эргосферы начисто отсутствует в Нютоновской – Митчеловской и Лапласовской классической схеме- это спецефический релятивиский эффект, необъясняемый теорией гравитации Ньютона.При нестационарном движении физ. объекта внутри эргосферы их полная энергия , измеряемая относительно удалённого наблюдателя , будет отрицательной.Это создаёт возможность отнимать энергию вращения от компактных релятивиских объектов посредством разложения физических процессов ( эффект Пенроуза, распад влетевших в эргосферу тел( тела), на две части с последующим вылетом одного из осколков из эргосферы- эффект суперадиации, усиление электромагнитных и грав волн при рассеянии на вращающейся ВН, аккреция и замагничивание плазмы),в ходе этих процессов вращение релятивиских объектов замедляется и их эргосфера начинает сжиматься, но вот площадь поверхности горизонта событий ВН- всегда возрастает. Сигналы в области горизонта событий по ОТО полностью удерживается тяготением .Горизонт событий возникает в результате грав.коллапса , когда усиливающееся грав. поле тличается от ней только историей своего происхождения и некоторыми деталями своего внутреннего строения и применительно к нему названия “ белой дыры”( белая дыра-это гипотетический космический объект ,эволюция к-рого есть обращённый во времени грав.коллапс) будет носить очень условный характер.Белые дыры предсказывались ещё в середине 60-х И.Д. Новиковым, следуя из ОТО.вещ-во находящееся внутри “ белой дыры” расширяется и выходит из-под горизонта Б.Д.,т.н., взрыв Б.Д.Б.Д., в нашей расширяющейся В. возможно реализуются,как ядра вещ-ва ,задерживающиеся в ощем косморасширении из-за локальных неоднородностей начальных условий.В идеализированных моделях Б.Д., величина задержки расширения может быть произвольной.Раньше делались попытки объяснить с помощью Б.Д. активность квазаров, но с середины 70-х стали предпологать( выяснили?), что аккреция белой дыры окружающего её вещ-ва и квантово-гравитационные эффекты внутри Б.Д. препятствуют взрыву этой дыры и оставляют вещ-во внутри неё ,если время задержки превышает rg/c,гдеrg-гравюрадиус Б.Д…Образующийся при этом объект совпадает по наблюдению с ЧД. Горизонт Коши( французкий матиматик К’ оши’)- это есть поверхность , к-рая является границей области причинной предсказуемости физ. явлений в будущем по начальным данным , заданным на некоторой пространственно подобной трёхмерной поверхности –это называется частичной поверхностью Хоши, а сам термин “Коши горизонт” Пенроуз и Хоукиндж ввели где-то в середине 60х прошлого столетия.Это они сделали при исследовании задачи Коши, определяющей значение физических полей , включая и гравитационное , по начальным данным поверхности Коши в ОТО. За Коши горизонтом однозначные предсказания ни в классической , ни в квантовой теории невозможны, т.к. часть инф. приходит из других областей пространства, непересекающейся с начальной частичной поверхностью К’оши.Горизонт Коши – это трёхмерная поверхность с нулевым геодезическим интервалом , т.е. его образуют траектории световых лучей.В плоском пространстве- времени Минковского существование этого горизонта вызвано лишь тем, что частичная поверхность Коши , по отношению к к-рой горизонт К. определяется имеет край, т.е. ,начальные условия задаются не во всём пространстве.Для максимально расиренной поверхности Коши в пространстве-времени М., примером к-рой является трёхмерная поверхность t= const в инерциальной системе отсчёта Коши горизонт отсутствует и область причинной предсказуемости совпадает с пространством-временем , в таком случае поверхность Коши называют глобальной.Но в ОТО совсем другая ситуация с г.К.,потому, что пространство-время в ОТО обладает сложной тополгической структурой . В рещениях ОТО К.г. сохраняются при сохраняются даже при максимально непрерывно расширении любой частичной поверхности К. Их существование связано с отсутствием глобальной причиной предсказуемости.Как показали теоретические исследования ( Пенроуз, Новиков, Старобинский),К.г., внутри идеализированных стационарных или вращающихся ВН неустойчив в отношении малых нестационарных грав. возмущениям, так и вследствии квантового эффекта рождения пар элементарных частиц или Эл-магн поля ВН.поэтому так же можно полагать, что внутри ЧД,.г. К.необразуется и тогда имеет место быть глобальная причинная предсказуемость.
ЧТО ТАКОЕ “СИЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ”?:-
Сильные магнитные поля удерживают в термоизоляции термоядерную плазму . Магнитное поле будет считаться очень сильным в том случае , когда эффект , вызываемый приложенным полем , сильно изменяет св-ва вещ-ва, например теплопроводность ,электропроводность диффузию и.т.д. Так действие магнитного поля на ферромагнетик – это коллективный эффект , он зависит от большого числа от плотности элементарных магнитных моментов в ферромагнетике . Ну, а ,например , степень влияния магнитного поля на транспортный коэффициенты плазмы будет зависеть от отношения частоты столкновения электронов к ларморовской частоте вращения электрона в магнитном поле.: we=eB/mec=1.76*10(7)B.Для плазмы магнитное поле будет сильным ,если нюe/омега малое е<<1. Частота стиолкновений электрона в полностью ионизированной плазме ve=(4 s.r.f2пe(4)Z(2)niA)/(3 s.r.fme T0(3/2))=2,85*10(-5) (Аzni)/(10 T0(3/2)),здесь Z-заряд иона , А- кулоновский логорифм и получим условие для сильного магнитного поля В>>1,6*10(-12) (Аzni)/(10 T0(3/2)), температура будет выражаться в электровольтах , магнитное поле в Гс, а плотность либо в соотношении гр н/ см(3) или , так: гсм(-3), ну и для типичного случая ( параметры лабораторной термоядерной плазмы плазмы, т,е. n~10(16)1/см(3) ,Т ~5кэВ), “ силным ” будут магнитные поля порядка 10кГс, а для космической межзвёздной плазмы:и 1Гс- является уже очень сильным , но в рамках классической физики нельзя дать классификацию магнитных полей.Эту классификацию можно получить только в квантовой физике.Это следует из сравнения энергии магнитного момента : мю В= (eh/2mec)B c характерной энергией частицы или системы . магнитное поле , к-рое влияет на ориентацию спинов электронов или атомов в газе имеют температуру Т, этоопределяется условием : мю В >>kвT, или В >>1,49*10(4)Т|К|Гс[ неравенство 1]. Магнитное поле ,где энергия магнитного момента мюВ> характерной энергии связи атома или молекулы , порядка Ry=me e(4)/2h(2), , по-другому обладают индукцией :В >В9 =( me e(3)c)/h(3)=2.35 10(9) Гс[ неравенство 2]- это существенно изменит их энергию связи и энергию ионизации . Если магнитное поле таково , что радиус электронной орбиты в нижней зоне Ландау ро=( he/eB)(1/2) меньше , чем комптоновская длина электрона или , по-другому, выполняется условие : мюВ >mec(2),B>B13=4,4*10(13)Гс, тогда существенными становятся релятивиские эффекты . Магнитное поле B>B13 сильно влияет на распространение электромагнитных волн в ваккуме , тогда вакуум может поляризоваться, а электродинамика в таких полях делается уже нелинейной.Релятивиские эффекты в магнитных полях B>B13(B>10(13)Гс), в частности влияние на бета распад и на обратный бета распад ( захват электронов ядром).. существенно и интересно влияние такого поля на поток нейтрино , к-рый излучается н.з..В13=а(-2)В9, где а=е(2)/ hc-это постоянная тонкойструктуры . На поверхности н.з. выполняется [ неравенство 2], в таком магнитном поле расстояние между уровнями Ландау намного больше , чем энергия кулоновского взаимодействия электрона с ядром атома . Электронные оболочки атомов при этом полностью перестраиваются , и атомы , как раз преобретают формы тонких трубочек, они вытягиваются вдоль магнитного поля , с электронными спинами , ориентированными строго против магнитного поля.Это приводит к появлению вещ-ва с совершенно новыми и необычными св-ми.В зависимости от квантового состояния атома , основного или слабовозбуждённого , межатомное взаимодействие или слабое , так , что будет образовываться бозе- конденсат и переходит в сверхтекучее состояние , или наоборот , сильное и тогда образуются длинные полимерные молекулярные цепочки и кристаллы с большой энергией связи..Бозе кондесация , в принципе , может быть возможным ( может начаться) для спин-поляризованного водорода при выполнении условия из[ неравенства 1], это может стать реальным и для лабораторных условий , для полей порядка в несколько Тесла при темре меньше или раной 1К, но этот газ спин-поляризованных атомов водорода термодинамически неустойчив относительно рекомбинации с образованием мол-л водрода, энергия связи (4,6эВ)к-рой очень большая по сравнеию с мю В и поэтому , в данном случае бозе-кондесация спин-поляризованного водрода возможна только при достаточно большой плотности и очень низкой тем-ре ( экситоны в “ земных условиях”,для них условие в сильных магнитных поях такое: В >>Вех= (meff(2) e(3)c/ эпсилон (2) h(3),а значение сверхсильного магнитного поля зависит от св-в полупровдника, из-за увеличения энергии связи между экситонами и уменьшения взаимодействия между ними , жидкость экситонов приобретёт св-ва почти идеального бозе-кондесата ( бозе –газа), станет реальной и сверхтекучесть экситонной жидкости, в сильном магнитном поле бозе-кондесация экзитонов возможна при плотности экс. газа в В/Вех ln(B/Bex) раз больше , чем соответсвующая плотность при полном отсутствии магнитного поля( а0(-3)- а0- это Боровский радиус экситона,ну об этом давайте не будем, ладно? Многое ещё опущено,там всё намного круче и нтересней).
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Будуче искривлённым, пространство- время изменяет характер взаимодействия между электромагнитным полем и заряженными частицами , такова ситуация в окресности ВН и нейтронных звёзд( особенно вращающихся пульсаров и магнитаров).Нарушается также закон о сохранении полных 4-импульса Рх+Рох и момента импульса М+Мо из-за передачи их грав. полю . В частности возможна прямая трансформация эл.-магн. волн в гравитационные и непосредственное гравитационное излучение.Эти пояля очень важны для протекания астрофизических процессов.Очень соблазнительна и общераспрстранена идея об универсальном механизме магнитных полей ,это из-за повсеместности магитных полей,ну ,например динамо механизм( ну здесь идёт обощение;-)) нейтронки чд,поэтому и детали будут опущены и ограниченное число предположений будет рассмотрено), как всем известно для работы динамо-механизма обязательно,чтоб движение плазмы, к-рые необладают большой симметрией,такие движения очень часто встречаются(не рамммотрю ограничения динамо, , как,пример”запрет динамо”, при двумерном движении), большинство решений, пригодных для сравнения с наблюдаемыми основаны на линейном приближении, где движения “заданное” и не подвержено влиянию поля…. ЭЛЕКТРОДИНАМИКОЙ В СИЛЬНО ИСКРИВЛЁННОМ ПРОСТРАНСТВЕ, К-РОЕ ОБРАЗУЕТСЯ ВБЛИЗИ ВН: Во время грав. коллапса магнитное вмороженное магнитное поле , коллапсирующей Зв., полностью исчезает, но магнитное поле у ВН обрзазуется в результате, например , перетекания вещ-ва с магнитного спутника( н.з., например) или вследствии перетекания вещ-ва из пространства. Внешнее однородное магнитное поле оказывает существенное влияние на квантовые процессы ВН. Горизонт событий ВН ведёт себя , как проводящая электричество поверхность(внешнее проявление электропроводности тела в плоском пространстве –времени ).Если поднести положительный заряд к металлической сфере , то свободные электроны на металлической поверхности будут смещаться относительно ионов под действием кулоновских электрические силы.В результате силовые линии электрического поля в другое место будет передвигаться с некоторым запаздыванием.Запаздывание определяется сопротивлением металлической сферы, если заряженное тело будет находиться вблизи от невращающейся ВН , то будет сходство сходство между картиной силовых линий в окресности ВН и аналогичной картиной вблизи металлической сферы в плоском пространстве-времени.Хоть ривизна пространства- времени будет искажать силовые линии, всё таки будет выглядеть так, как будто поле заряда поляризует горизонт.Если перемещать заряд параллельно горизонту дыры в другое положение, то и конфигурация силовых линий будет устанавливаться в новом положении с некоторым запаздыванием.Это будет определяться конечным временем распространения эл-магн. сигналов, это можно рассматривать , как “сопротивлением горизонта”.Короче , нужно сказать, что горизонт событий ведёт себя, как проводящая сфера с поверхностным сопротивлением : Rн=4п~377Ом.Мембранная парадигма позволит понять поведение вращающейся ВН, к-рая взаимодействует с заряженной плазмой. Мембранная парадигма позволит понять поведение вращающейся ВН, к-рая взаимодействует с заряженной плазмой( динамомашина). Если вращающаяся ВН погружена во внешнее магнитное поле , то в её окрестностях будет возникать мощное электрическое поле. В случае быстро вращающейся замагниченной ВН( это понятие немного некорректно , все ВН вращаются , но очень медленно) эл. поле вблизи её края , может создать колоссальную разность потенциалов между полюсами ВН и её экватором: дельта V~(a/M)*(M/10(9)Mo)*(В/10(4)Гс)*10(20)В…. Наиболее общим яв-ся семейство асимтотически плоских решений системы уравнений Э.- Максвелла, к-рые обладают несингулярным горизонтом событий , это совпадает с семейством Керра-Ньюмена. Там , как уже говорилось , есть только 3- параметра. M- это масса , Q- электрический заряд , а= J/M –есть прааметр вращения ВН и 4- потенциал электромагнитного поля… ГЕНЕРАЦИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПУЛЬСАРАМИ.Общепринятым механизмом генерации магнитных полей в сверхплотных Зв. считается механизм сжатия Зв. с первоначальным сохранением первоначального магнитного потока( во всяком случае,это многие авторы называют в,как ключевой механизм или ,на “чёрный случай”-дежурный) , а сохранение магнитного потока обеспечивается “вмороженностью” магнитных силовых линий ,это вызвано очень большой проводимостью вещ-ва н.з.магнитное сжатие будет расти при изотропном сжатии обычной звезды пропорционально r(2) или ро(2/3), здесm- r –некоторый срединный радиус , а ро –это плотность зв. Отсюда для начальной поля В~1Гс при начальном значении r~3х10(10)см, можно получить поле В~10(8)Гс и ро~10(12)г/см(3), начальное поле в магнитной звезде достигает 10(4)Гс, а в нейтронной Зв это значение будет достигать до 10(14)Гс у пульсарв и до 10(18) Гс у магнитара.А вот масса звезды( как можно предположить) меняться не будет, т.е. , можно считать , что ро r(3)= const, но это если не учитывать динамики процесса сжатия . В нормальной звезде , когда она взрывается после превращения в нову, будет возникать неизбежная турбулетное движение вещ-ва, к-рое приводит к резкому уменьшению электрической проводимости вещ-ва сигма и это приводит к нарушению “вмороженности ” поля и ещё при взрыве SN может быть также выброшена и часть вещ-ва вместе с сопутствующим ему магнитным полем.Это приводит к уменьшению магнитного поля ( вплоть до сведения его к нулю), поэтому логичней предположить другие механизмы генерации магнитных полей в н.з., к-рые с коллапсом не связанны, в частности ферромагнеизм нейтронов и эффекты магнитной и термо неустойчивостей, а также генерацией магнитного поля н.з. свертекучими протонными токами , этот механизм может быть обусловлен ,так же и “ эффектом увеличения” свертекучих протнов свертекучими нейтронами это приводит к возникновению магнитных поле порядка 10(12)Гс( 10(8-12) Гс-это радиотихие , молодые н.з.). Обычно дипольный показатель поля вне н.з. играет важную роль , это может играть роль , только в том случе есл бы н.з. окружал полный вакуум, но если в магнитосфере н.з. или в волновой зоне присутствует достаточное кол-во плотной плазмы , то характер поля может существенно измениться( но давайте немного ситуацию идеализруем, чтоб проще было писать).Пусть наша н.з. в начале окружена только физ. вакуумом, в этом случае будет известно точное решение поля вращающейся н.з., и , как в случае,если ещё предположить, что речь идёт о точном магнитном диполе и тогда когда речь пойдёт о точном магнитном диполе , так и для реалистичной модели.( Это ещё можно представить себе, как идеально проводящую вращающуся однородно намагниченную сферу).Дипольный магнитный Зв. момент m удобней всего раскладывать на составляющую m|| вдоль оси вращения омега большая и на перпендикулярную к оси вращения составляющую m+.Hy, m|| можно считать неизменной , а диполь m+ вращается и значит , что “излучает”.Независимо от деталей структуры поля вблизи ( ближняя зона) от н.з. и её поверхности , в “волновой зоне” r>>^0, здесь^0=2пс/ омега бльшая поле убывает по закону 1/r полная мощность магнитно-дипольного излучения будет равна : Lm=2/3 m+(2) омега большая (4)с(3) и мощность эта будет черпаться из уменьшения кинетической энергии вращения н.з.( это с отсутствием учёта др. потерь):К= Iомега большая (2)/2: dK/dt=I омега большая омега большая ‘=-2/3 m+(2) омега большая (4)/с(3) и : омега большая=омега большая0[1+(t+Tm)] Tm=3c(3)I( 4m+(2) омега большая0(2), время t – отсчитывается от момента омега большая= омега большая 0. Поле магнитного диполя В=Н=2m/r(3),это на магнитном полюсе , а мгнитном экваторе Н=-m/r(3), разумеется это всё справедливо для н.з. в вакууме, и ещё в том случае , когда пренебрегают грав. излучением , а при учёте грав. излучения в правую часть добовляют – Lg и получают:-Lg=-(G/45)D+(2)( омега большая(6)/с(5)~-(6G/c(5)I(2) эпсилон омега большая (6).Ну 45- это модель с наклонным ротором( на 45о), эпсилон –элиптичность , D+ автоматически появляется под действием несимметричного относительно оси вращения.При наличие у н.з. внутреннего сильного тороидального поля( магнитары) мощность гравитационного излучения может достигнуть Lg~10(38) эрг/ с, прада это , чаще всего считают маловероятным при внешнем полоидальном поле, но всё таки тоже , где-то возможно. Совместное вращение н.з. и плазмы в её магнитосфере невозможны для расстояния превышающего радиуса н.з. от оси её вращения : rc=c/ омега большая(2)=4,8х10(9)Р сек см, это потому , что при совместном твердотельном вращении при r=rc v=c, концентрации нерелятивистких электронов в магнитосфере :Hc(2)/8п~тлТ, n=ne>400/kT~4x10(12) cм(-3) и при Т~10(6)К или для релятивиских , n=nr>4x10(7)cм(-3) при kT~E~10(-5) эрг или 10МэВ, отсюда можно увидеть , что магнитное поле короткопериодичных пульсаров может увлекать довольно плотную плазму даже на расстоянии r~rc, но ( тут речь даже не идёт о долгопериодичных пульсарах) увлечение плазмы может прекратиться в любой момент, даже , когда r<<rc, т.о., r с –есть максимально характерное расстояние для пульсаров.Этот вывод согласуется с отценкой максимального размера l-излучающей области пульсара.Имульсы с длительностью сигма Р должны исходить из области l<c сигма Р, в противном случае импуль сильно размывается…. Магнитное поле выше 10(11)Гс- может существенно повлиять на остывание н.з.Потому , что меняет теплопроводность н.з.
http://www.scientific.ru/reviews/astro-ph/137.html http://www.mathnet.ru/php/getFT.phtml?jrnid=ufn&paperid=295&what=fullt &option_lang=rus http://www.astro.tsu.ru/astrophysics/lecture_10.pdf
http://www.nasa.gov/topics/universe/features/smallest_blackhole.html http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2003-3/ http://www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1997-v28/v-28-2/pdf_obzory/v28p2_3.p df
"Это обезьяны" ;-)),там фильмы...
http://torrents.ru/forum/viewtopic.php?t=581805
На счёт "творчества обезьян"( разве, что люди тоже обезьяны). А насчёт нейтронок вот:
Классификация н.з.:
Смысл классификации н.з. заключется , в том , что при наблюдении за ними это , в какой-то степени помагает понять и охарактеризовать не только их природу, но и дальнейшую эволюцию, хотя,информация о нейтронных звёздах пока от той чёткости,к-рая присуща классификациям,ещё очень далека, поэтому любая классификация может иметь очень приблизительный характер. Проще всего классифицировать NS , полагаясь на физический смысл различий между ними. Несмотря на то, что ,начиная с момента открытия первого пульсара, было получено довольно много интересной инф,знания по теоретической физике(и в астрофизике, в том числе и по н.з.),как и возможности современной астрономии продвинулись намного вперёд, вопросов в данном случае пока ещё больше , чем ответов.… 1)РАДИОТИХИЕ НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ - это противоположность радиопульсарам. Пульсирующего излучения может не быть из-за изначально медленного вращения звезды (одиночной или в широкой системе), так как в этом случае не возникнет мощного магнитного поля. По той же причине пульсации может не быть у СТАРОГО ПУЛЬСАРА, успевшего в значительной степени "затормозить". Такие бывшие пульсары называются ПОТУХШИМИ, и их должно быть примерно в тысячу раз больше, чем "работающих". Их очень трудно обнаруживать. 2)Одиночные нейтронные звёзды, если они не относятся к категории пульсаров , заметить довольно трудно. Но , одна из таких н.з., всё таки может быть примером ,это нашли в начале 21 века, она быстро двигалась, поглощая по пути межзвёздный газ, в результате чего чуть-чуть светилась в рентгеновском диапазоне .Кроме того, в некоторых остатках сверхновых рентгеновская аппаратура видит точечные источники излучения. Вероятно, это молодые и горячие нейтронные звёзды, не ставшие радиопульсарами. Особая и не до конца изученная категория нейтронных звёзд - это магнитары (иногда это слово пишут через "е" - магнетары), для последних характерно намного более сильное магнитное поле , чем для пульсаров. 3)Молодые н. з. образуют очень неоднородную популяцию. Это и радиопульсары, и магнитары (источники мягких повторяющихся гамма-всплесков и аномальные рентгеновские пульсары), и “Великолепная семерка”, и неотождествленные источники, обнаруженные гамма-детектором EGRET, и компактные источники в остатках сверхновых ... 4)ПУЛЬСАРЫ( или радиопульсары), для этого вида н.з. характерна почти идеальная периодичность в испускании радиоимпульсов. Излучение осуществляется в виде двух сравнительно узких лучей со стороны магнитных полюсов, обычные радиопульсары х-ся относительно большим периодом вращения, и наиболее известным из таких объектов является пульсар Крабовидной туманности. 5)ДВОЙНЫЕ РАДИОПУЛЬСАРЫ - это такие же радиопульсары, но входящие в состав двойной системы. К началу 21 в. были известны только два таких объекта. Они интересны тем, что дают возможность подробно их изучать: измерять массу нейтронных звёзд, наблюдать их прецессию, проверять тонкие эффекты, предсказанные общей теорией относительности (например, излучение гравитационных волн). Наблюдения за первой двойной системой пульсаров (PSR B1913+16) проведены в 1974 г. Тогда было открыто сокращение орбиты этой пары, как можно вполне предположить, с излучением гравитационных волн (Р.А.Халс и Дж.Х.Тейлор) Скорость вращения пульсаров связана с их возрастом, что позволяет говорить о молодых и старых пульсарах. МОЛОДЫЕ ПУЛЬСАРЫ, как считается, не могут вращаться свыше 60 оборотов в секунду, хотя найден объект с 62 оборотами, причём очень молодой (4000 лет) и к тому же изначально делавший 150 оборотов. 6)МИЛЛИСЕКУНДНЫЕ ПУЛЬСАРЫ – это объекты с особенно большой скоростью вращения. Их противопоставляют обычным пульсарам. Они всегда являются членами тесных двойных систем, и успели раскрутиться до больших скоростей за счёт газа, утекающего со спутника и падающего по спирали. Т.н., известен пульсар со скоростью вращения 667 оборотов в секунду. Миллисекундные пульсары-это старые пульсары, но не все “ старики” вращаются быстро , для большинства характерно замедление вращения. 7) РЕНТГЕНОВСКИЕ ПУЛЬСАРЫ – отличительной особенностью рентгеновских пульсаров будет являться периодическое рентгеновское излучение .Чаще всего, это члены ТДС, в них двойной компаньён-это нормальная Зв. С этой нормальной звезды на нейтронную звезду постоянно перетекает вещество, к-рое разгоняется в мощном гравитационном поле и после удара о поверхность нейтронной звезды светится в рентгеновском диапазоне. Вещество падает по спирали и, кроме того, из-за мощного магнитного поля нейтронной звезды выпадает на поверхность только вблизи магнитных полюсов т.к. такое выпадение вряд ли является равномерным и, кроме того, может происходить не точно у полюса вращения [например, при его несовпадении с магнитным полюсом .], то вращение звезды приводит к наблюдаемым пульсациям рентгеновского излучения 8) БАРСТЕРЫ:- это вспыхивающие рентг. источники с периодом повторения вспышек от неск. часов до неск. дней, обнаружены в 1975 г. методами внеатмосферной рентгеновской астрономии. Характерная энергия фотонов рентг. излучения Б. 1-20 кэВ. Из 50 известных Б. 6 обнаружены в центральных областях наиболее богатых шаровых звёздных скоплений. Большинство Б. расположено в пределах 30о от направления на галактический центр, что свидетельствует о принадлежности их к сферич. подсистеме Галактики. Следовательно, ср. расстояние до Б. порядка расстояния до центра Галактики ( ~10 кпк), что позволяет оценить абс. светимость Б. во время вспышки (~10(38) эрг/с) и полную энергию, излучённую за это время в рентг. диапазоне (~10(39) эрг). Наблюдения показали, что Б. между вспышками явл. медленно меняющимися рентг. источниками со ср. светимостью ~10(36)-10(37) эрг/с. Интервал между вспышками не остаётся постоянным, он меняется в пределах 30-50%. При увеличении ср. светимости время между вспышками уменьшается, и при достижении нек-рой критич. светимости (~10(37) эрг/с) вспышки вообще исчезают. 9)Ну,несколько обособленно будут идти кварковые звёзды…Эти объекты состоят из кварковой материи. Они компактны и тяжелы, и в этом отношении являются ближайшими родственниками нейтронных звёзд. Собственно, предполагается, что некоторые нейтронные звёзды при ряде условий могут превращаться в странные кварковые.Они являются разновидностью нейтронных звёзд. Эти звёзды для приборов — очень похожи.Но по некоторым моделям( модельДжаикумара и его коллег) эти Зв. охлаждаются значительно быстрей обычных. А значит, при равном возрасте они будут холоднее нейтронных.Относительно недавно делались такие открытия, так астрономы нашли пульсар, к-рый значительно холоднее обычных. В традиционном представлении поверхность странной Зв. очень гладкая( некоторые сравнивают поверность странной Зв. с поверхностью воды). Ядро у странной Зв. должно быть довольно плотным, а поверхность нет..( http://www.scientific.ru/journal/news/0802/aph300802.html- здесь будут подробности). Согласно теории нейтронных Зв. по Гленденнингу в глубинах нейтронных звёзд формируется кварковая материя, где нет ни протонов, ни нейтронов (давших, собственно, таким звёздам наименование), ни электронов, а есть лишь одни свободные кварки.. . http://ufn.ru/ufn77/ufn77_2/Russian/r772e.pdf http://www.netbook.perm.ru/soj3.html
…. Расчёты эволюции периода вращения: Периоды вращения –это самые хорошо изученные параметры н.з.На начальные периоды н.з. могут оказывать влияние , т.н. т-моды , связанные с генерацией грав. волн . Выделяют четыре основные стадии эволюции н.з.: 1)Эжектор;
2) Пропеллер,
3)Аккретор и
4)Георотор Типичными представителями эжекторов яв-ся радиопульсары.Но стадия радиоизлучения заканчивается раньше эжектиции. На стадии Пропеллера –аккреция невозможна из-за наличия быстровращающейся магнитосферы.На стадии Георотора радиус магнитосферы настолько большой , что вещ-во не захватывается н.з. гравитационо .Конкретное состояние н.з. будет определяться соотношением между четырмя характерными радиусами :1) радиус светового цилиндраR1=c/w;2)радиусом гравитационного захвата Rg=2MG/v(2);3) радиусом остановки R^ и4) радиусом коротации Rco=(GM/w(2))(1/3).Здесь М- масса н.з., с- скорость света, омега малая ( w) – частота вращения v(2)=v(2 )бесконечность +cs, сs- скорость звука , а v бесконечность это скорость н.з. относительно МЗС.Соотношение между радиусами составляют два критических периода :Ре и Ра, разделяющих различные стадии эволюции н.з.Эти периоды определяют по ф-лам:Ре=2п(2k+/c(4))(1/4)( мю(2)/vM)(1/4),R1<Rg; Pa=2(3/14)п(GM)(3/7)( мю/М)(3/7) R^<Rg Если p<Pe то н.з. находится на стадии энжекции , если Ре< р<Ра, то это стадия пропеллера,если p>Pa Rst<Rg то это стадия аккреции,если р> Ра, ноRst>Rg то аккреция невозможна, образуется геоподобная магнитосфера .Замедление вращения нз. На стадии георотора похоже на замедление во время стадии пропеллера.На стадии Энжектора эволюция н.з. определяется потерей энергии на излучение :р=(8п(2)R(6)/3с(3)I)(B(2)(t)/p),где R- это радиус н.з., I- момент инерции ,В=мю/ R(3)- магнитное поле.На стадии пропеллера н.з. замедляется из-за передачи углового момента окружающему вещ-ву: dIw/dt=(k+)*( мю/R^(3). Множитель k+ будет различным в разных моделях и он ещё может зависеть от частоты вращения н.з.На стадии аккретора на н.з. действует два момента сил: dIw/dt=Ksd+K turb, Ksd=-(k+)*( мю/Rco(3) . Здесь Ksd- тормозящий момент сил , а K turb момент сил, к-рый возникаеи из-за того МЗС может сльно турбулировать , действие последнего момента сил очень случайно и непостоянно , оно может , как замедлять вращение н.з., так и ускорять.Можно переоценить или недооценить замедляющий момент , потому , что детали передачи энергииокружающей среде.Если эта формула применима , то аккреция должна быть существенно дозвуковой и темп аккреции будет значительно ниже , чем определяется по ф-ле Бонди. Во время эффективной аккреции , соответствующей ф-ле Бонди, темп уноса углового момента будет меньше.
ПРИРОДА ПУЛЬСАРА: Основным критерием при выборе кондидата в пульсар яв-ся возможность получения высокостабильного периода Р(Р~4c).Такому требованию может удовлетворить только массивный объект и компактный, например,звезда или двойная звезда , а не туманность и не плазменный сгусток.Можно предположить связь пульсаров со следующими объектами : н.з и белыми карликами.В качестве механизма , кот. обеспечивает переодичность импульсов можно предложить рассматреть пульсацию или вращение . Для невращающихся белых карликов период радиального колебания при учёте эффектов ОТО не может быть ниже 2 сек, а в случае вращающихся белых карликов период квазирадиального колебания может достигнуть 0,6 сек, а основные нерадиальные колебания имеют период , к-рый может достигать 0,2сек.Если не учитывать нерадиалных колебаний , потому , что они затухают вследствии действия грав. излучений , периоды колебания белых карликов ниже 0,2 сек можно получить только для обертонов.Периоды вращения белых карликов будут ограничены требованиями отсутствия коллапса и отсутствия сильного истечения вещ-ва из зведы. Если огрубить ситуацию ,то последние условия будут выпоняться в том случае , когда сила тяжести превзойдёт центробежное ускорение , это приводит к неравенству: GM/r0(2)> vo(2)/ ro= омега большая (2) ro, а по другому это же самое: омега большая<( GM/r0(3) )(1/2)=(4пG ро`/3)(1/2), М- масса , r0- радиус , vo(2) = омега большая r0- скорость на поверхности и ро`- это средняя плотность Зв.Отсюда период вращения будет удовлетворять условию: Р=2п/ омега большая >(3п/G ро`)(1/2) (Ур.1) и при плотности меньше 10(8) г/см(3), ну а в случае нетвердотельного вращения , особенно вблизи от полюсов , период может быть даже выше , чем в Ур.1.Для белых карликов невозможен период ниже или равный 0,1 сек, даже под сомнением то, что он может оказаться меньше еденицы.Это возможно только для короткопериодичного пульсара. Пульсары , как уже говорилось , отождествляются с н.з., т.е. это н.з.и есть;-)). Быстрое вращение радиопульсара( особенно в начале его жизни) вызывает нетолько радиоизлучение , но и ещё значительная часть энергии уходит вместе с релятивискими частицами . Из-за эмиссии электромагнитного излучения , нейтрино, частиц космических лучей и , возможно, гравитационного излучения, угловой момент вращения нейтронной Зв. будет уменьшаться, вследствии этого период пульсара будет расти. Осн. особенностью П. состоит в том, что импульсы приходят от них через определенное, характерное для каждого П. время периоды повторения испульсов P лежат в пределах от 1,56 мс до до 4,3 с. У каждого П. период сохраняется с очень высокой точностью. Основные характеристики наблюдаемого излучения пульсаров. Импульсы П. имеют как простую, так и сложную структуру, к-рая зависит от времени и частоты. Но, несмотря на вариации, ср. форма импульсов (полулученная усреднением большого числа импульсов) стабильна и х-на длякаждого пульсара .Отдельный импульс обычно состоит из одного или неск. субимпульсов. Субимпульсы часто имеют простую симметричную форму и могут появляться в любой части ср. профиля. Там, где субимпульсы сильнее или появляются чаще, в ср. профиле образуется пик .У нек-рых П. наблюдается дрейф субимпульсов. Возникнув у одного края ср. профиля, субимпульсы в каждом последующем импульсе появляются все ближе к др. краю. При наблюдениях с высоким временным разрешением. в субимпульсах ряда П. можно выделить микроструктуру (микроимпульсы). Существуют П., у к-рых в промежутке между главными импульсами (почти посередине) наблюдается т.н. интеримпульс. Энергия интеримпульсов, как правило, меньше энергии главных импульсов, может быть сравнима с ней.. Ширина усредненого импульса составляет обычно (0,01-0,1)P. Со временем периоды П. медленно увеличиваются. Иногда в нек-рых П. наблюдаются скачкообразные изменения периода (за время, не превышающее неск. суток). Впервые такие изменения были зарегистрированы у двух самых молодых П… Помимо указанных внезапных изменений интервал между импульсами систематически то увеличивается, то уменьшается из-за эффекта Доплера ( былa подтверждена независимость скорости света от частоты). Амплитуда импульсов может меняться ,а отдельные импульсы даже пропадают. Такое "замирание" П. может длиться неск. десятков периодов, а в ряде случаев излучение возобновляется только через неск. суток и даже недель. Излучение П., как правило, сильно поляризовано. У нек-рых П. наблюдается также круговая поляризация радиоизлучения, достигающая 30-50%. Импульс радиоизлучения П. возникает практически одновременно в широком интервале радиоволн.Но при распространении через атмосферу П. и ионизованный межзвездный газ низкочастотная часть излучения запаздывает относительно высокочастотной (чем ниже частота, тем меньше групповая скорость волн в межзвездной среде), и поэтому высокочастотные импульсы приходят к наблюдателю раньше низкочастотных. Влияние межзвездной среды сказывается также на длительности импульсов на метровых волнах. Наблюдение за пульсаром могут дать инф. о структуре и эволюции магнитного поля н.з. и оеё динамике , по изменению скорости вращения. Характерное время затухания поля определяют с помощью отценок : тау m~ sigma r(2)/c(2), сигма – это прводимость , r- характерный размер . Для твёрдой коры при сигма~10(23)1/сек и r~10(5) см время затухания около 10(12-14) сек , а для nре- вещ-ва электронная проводимость сигма будет значительно выше , чем в коре около 10(29)1/с. А сверхпроводящем состоянии , к-рое возникает в условиях С.П.- магнитный поток затухает ещё медленней.Из-за того , что н.з. неоднородна( грубый макет –это “ слоёнка”) cложным вопросом остаётся о времени затухания на её поверхности . Интересной возможностью яв-ся исследование строения н.з. по данным о скачках и немоннотонности , замедления вращения периодов пульсаров.Нередко это связывают со звёздотрясением на пульсарах.С течением времени угловая скорость вращения н.з. уменьшается ,это проявляется в увеличении периода следования импульсов пульсара, твёрдая кора неможет поменять свою форму , поэтому и появляются звездотрясение, разломы коры приводят к изменению её формы т.о., что она принимает форму близкую к равновесной при заданной угловой скорости.Имеются определённые основания считать, что при звездотрясении и переорганизации коры момент кол-ва движения J= омега большая I –сохраняется, при таких условиях изменение угловой скорости дельта омега большая должно соответствоват и будет связанно с изменением момента инерции дельтаI. В свертекущей жидкости , при тем-рах меньше критической , может происходить только безвихревое или по другому сверхтекущее течение , свиду должно показаться что свертекучая часть н.з. вращаться не должна; эффектный момент инерции там должен раняться 0.Но даже при очень маленькой угловой скорости Омега большая с~(h/mnr(2))ln(r/a)~10(-14) c(-1)( mn- есть масса нуклона , r- “ pадиус жидкой сферы”, а~10(-12)cм- это радиус сердцевины вихревой нити , где уже жидкость уже не сверхтекуча.) во вращающейся С.Т. жидкости энергетически выгодным становится появление параллельных оси вращения вихревых нитей.вокруг каждой такой нити циркуляция скорости будет равна пh/mn, а момент количества движения пары нуклонов 2mn результате их движения вокруг нити будет : h=1,05*10(-27) эрг сек. А при Омега большая>>омега большаяс , число вихревых нитей достаточно велико , что средняя скорость вращения останется такой же , как еслиб жидкость была бы “нормальной” и число вихревых нитей на единицу площади перпендикулярно к оси вращения ,в таком случае будет : n0~2mn омегабольшая /(п h),J=I омегабольшая~Mr(2) омегабольшая~ n0hпr(2)(M/2mn),a M/2mn- это полное число пар.) Среднее расстояние между вихревыми нитями : эпсилон ~n0(-1/2)~(h/( mn Омега большая )(1/2) ~ (10(-3)/ омега большая)(1/2), во вращающееся н.з. nре- часть будет принимать участие при вращении за счёт появления совокупности вихревых нитей.Если скорость вращения не меняется , то наличие вихревых нитей внутри никак не проявиться снаружи.Но , когда меняется угловая скорость ситуация в корне поменяется.Когда имеется нормальная несверхтекущаяя жидкость , то нейтроны обмениваются импульсами с протонами и электронами очень быстро( характерное время взаимодействия 10(-15)с). Если протоны сверхпроводящи, то импульс будет передавться за счёт взаимодействия электронов с магнитным полем нейтронов и тау~10(-9)c , при сверхтекучести протонов и свертекучести нейтронов передача имульсов только в нормальных сердцевинах вихревых нитей. Суммарный объём этих сердцевин на множитель п а(2) n0~ п а(2)2mn Омега большая/ пh<10(-18), а это меньше всего объёма нейтронной жидкости , из-за этого факта время релаксации может составлять годы. Поэтому можно посчитать , что при уменьшении времени энерции коры вначале будет увеличиваться только её угловая скорость и скорость электронной и протонной жидкостей , а угловая скорость сверхтекучего нейтронного свертекучего слоя перетерпит изменение лишь за время тау~0.1-10лет.Вращение н.з опишем такими Ур: IcОмега большая `=N-[(Омега большая-Омега большаяn) Ic/ тау0], In Омега большая `n= (Омега большая-Омега большая n) Ic/ тау0 (Ур,2), здесь Ic и I n- моменты инерции коры и сверхтекучей части н.з.,N – тормозящий момент , Омега большая – угловая скорость вращения коры , а Омега большая n- это угловая скорость вращения сверхтекущей жидкости. Кора тормозится сильнее жидкой части.Ещё изменение периода вращения у пульсара можно объяснить наличием у него спутников- планет(?).Вихревая структура нейтронной жидкости , как следствие вращения ; во вращающейся свертекучей жидкости образуется симметричная решётка параллельных оси вращения квантовых вихревых нитей и эта решётка , как целое , вращается вокруг оси вращения имитируя твердотельное вращения ….. Такие вихревые решётки образуются в нейтронной сверхтекучей жидкости в Аеn и nре-фазе, каждая нейтронная вихревая нить , она характеризуется квантом циркуляции н2= пh/m2, h-это постоянная Планка, а m2-это будет масса нейтрона. А радиус нормальной нейтронной серцевины каждого вихря ,зета, совпадает с длиной когерентности нейтронной жидкости : зета2=(3п(2))(1/3)h(2) ro2(1/3)/2m2(4/3) delta2, здесь ро2- это плотность массы нейтрона , а внешний радиус нейтронного вихря b и плотность вихрей N2 будет определяться следующим видом: N2=2 омега большая/н2 и b=(н2/ 2п омега большая)(1/2).Омега большая это угловая скорость вращения н.з.Количество вихревых нитей при замедлении вращения , по идее, должно уменьшится.Но в течении некоторого промежутка времени кол-во вихрей в н.з. может быть больше равновестного значения , это будет соответствовать новому значению омега большая и тогда в вихревой структуре возникает метостабильное состояние , это соответствует локальному минимуму свободной энергии.Это метостабильное состояние может быть разрушенным посредством распада избыточного кол-ва вихрей за счёт , к-рый может передать свой момент имульса твёрдой коре.Ну ещё , что тут можно написать?Вообще-то, считается , что “ скачки ” периодов пульсаров с последующей медленной релаксацией есть общее св-во пульсаров и имеют одинаковую природу .суть этого предположения( к-рое в довольно серьёзной мере подтверждается наблюдением за большим количеством п.) .Качественно правильные описание явления скачков можно поучить уже в рамках простой двухкомпанетной модели П., суть заключается , в том , что П. состоит из нормальной и текучей компанент.В прорцессе эволюции н.з. будет терять часть энергии и момент движения и её угловая скорость тоже меньшается. .Т.о. можно заглянуть внутрь н.з. , когда наблюдаешь за “ возмущнием” периода пульсара. В ядре НЗ плотность может существенно (в несколько раз) превосходить ядерную. Это создает условия для существования свободных кварков (деконфайнмент). Такая возможность была осознана в начале 70-х годов. Первой работой, посвященной кварковому веществу была статья Бодмер (1971). Первыми работами, посвященными непосредственно кварковым звездам, были статьи Фечнера и Джосса (1978) и Виттена (1984).На эту тему выдвинуто много гипотез(это всё только гипотезы, потому, что лабраторные эксперименты говорят только о ядерных плотностях, к-рые соответствую нейтронным звездам с массой всего около половины солнечной, по всей видимости такие нейтронные звезды в природе не встречаются) вещество может оставаться нейтронным, в нем могут начать рождаться более тяжелые частицы (гипероны) или образоваться конденсат из k и п - мезонов.Напомним, что нейрон ( в отличие от протона) неочень-то устойчив в свободном состоянии, он распадается на протон, электрон и антинейтрино. Масса нейтрона превышает сумму масс протона и электрона, , а остаток энергии идет в кинетическую энергию движения частиц и на нейтрино. Но если , как в “наших”условиях нейтрон находится в очень плотном и “холодном” “газе” протонов и электронов( вырожденный газ ), т.е. условия нейтронной Зв., он оказывается в более устойчивом положении. …Единого мнения насчёт строения кварковых звёзд не существует.Есть две гипотезы того , какими они должны быть.1) Общепринятая гипотеза; её сторонники полагают , что на поверхности таких звезд величины градиента плотности и электрического поля очень высоки. По теории д-ра Джайкумара и его коллег странная звезда состоит из электронов, среди к-рых куски SQM , как бы “плавают”… 2) Другая ,более новая гипотеза не согласуется с прежними предположениями теоретиков о наличии сильного электрического поля на поверхности странной звезды и о ее большой светимости. Результаты теоретических расчетов для новой модели странной звезды показывают, что она также должна быть менее плотной. Ученые полагают, что сверхплотная странная кварковая материя более стабильна, чем обычная НКМ, состоящая из верхних (u) и нижних (d) кварков. По теории д-ра Джайкумара, странные звезды образуются из нейтронных следующим образом: поскольку материя нейтронной звезды постепенно уплотняется, она может перейти в более стабильное состояние странной кварковой материи. Эдвард Виттен (р. 1951) – в своей работе обсуждал интересную гипотезу: вокруг нас летают маленькие комочки странного вещества, образовавшиеся в ранней Вселенной. Именно они и составляют темную материю. Такие комочки могут захватываться массивными зведами, и именно из-за них потом образуется не нейтронная, а кварковая звезда. Виттеном было отмечено, что SQM (СКМ- странная кварковая материя)может быть стабильной при нулевой тем-ре и нулевом внешнем давлении.У странных Зв. не будет сбоев в периоде вращения , если СКМ стабильна, то пульсары, у к-рых есть сбои должну будут отждествляться с нейтронными Зв, метастабильными относительно конверсии в странные Зв. или в ВН...Если получить ограничения стабильной СКМ, можно разобраться со следстием существования кварковых Зв, к-рые состоят из СКМ ,а внешняя облочка к-рых должна состоять из обычной адронной материи.Время жизни метастабильных нейтронных Зв. очень велико, так как для образования зародыша СКМ критического размера надо когерентное рождение большого числа странных кварков.Центральная плотность метастабильных NS- должна быть ниже критической плотности фазового перехода в нестранную кварковую материю… Это условие записать так: В> мю(4)/ [4п(2)+2(4/3))(3)](1-(2ас/п))-Р( Ур.1).Ну, тут у нас мю иР-химический потенциал и давление нейтронов в центре Зв.,В-давление КДХ-вакуума, а ас( альфас) КХД-константа. Время жизни ядер Тяд относительно распада SQM в Мо/m Т яд~10(60) лет, а чувствительность земного детектора не превышает 10(30) лет, разумеется этого недостаточно для наблюдений данных распадов. Для массы странного кварка ms=150Мэ. Энергия связи стабильной СКМ, предпологаемо должно быть не больше 30-40МэВ.Энергия стабильной СКМ на единицу барионного числа определяется так: Е/А >m.Скорость роста СКМ в ядерной материи с тем-рой определяемой так: Т=10МэВ ню=10-6*10(3)см/с(4), большим значениям Е/А соответствует меньшее ню.Конверсия нейтронной Зв. с массой ,превышающей максимальную массу странных звёзд завершается коллапсом ядраСКМ.В результате коллапса обычной Зв. образуется стабильная нейтронная Зв, гравитационно устойчивая, содержащая примесь СКМ.Время конверсии метастабильной Н.з. можно оценить так: t~10kм/ню=0,05-30час, через это время и происходит повторный грав. коллапс.СКМ в нейтронной звезде может произойти , например, через промежуточный фазовый переход в НКМ.Нейтронные всплески, к-рые регистрируются с интервалом в несколько часов при вспышке NS, могут быть отждествлены с коллапсом обычной Зв. и коллапсом ядра СКМ метастабильной Н.з.Странные Зв. могут иметь произвольно малый радиус. Минимальный радиус нейтронных и кварковых Зв. около R,10км, а период вращения Р1~2п R /c=0.2мс.Есть радиопульсары с периодом около 1-10(4)мс, а вот обнаружение пульсара с периодомP<P1- может стать прямым доказательством странных зв.Так, что поиски пульсаров сультракоротким периодом являют собой огромный интерес( но надо подчеркнуть , что изменение переиода излучения не всегда и не всеми объясняется наличием СКМ). И уж если об том уже зашла речь ,то странные звезды имеют уравнение состояния, отличное от нормальных НЗ. Это проявляется, в частности, в меньших радиусах при той же массе компактного объекта. Т. о. измерения массы и радиуса объекта также могут позволит определить его природу… Генерация плазмы:- эффективное рождение частиц начинается при значениях близких к величине ,т.н. магнитного поля : <p>Вс= (m(2) с(2))/eh ~4.4х10(13) Гс. И здесь m и е- масса и заряд электрона , h- постоянная Планка , а с-скорость света.. в таком магнитном поле расстояние между соседними уравнями Ландау равно энергии покоя электрона h w( омега малая)= mc(2) и в таком электрическом поле вакуум делается неустойчивым, в нём начинают рождаться электроно-позитронные пары. Вероятность однофотонного рождения электроно-позитронной пары в магнитном поле будет равен : w=bBsin beta exp(-8/(3Bk sin beta) B<1, где угол бета –есть угол между волновым вектором фотона и магнитным полем , к- величина волнового вектора фотона в единицах обратной комтоновской длины волны электрона , велечина магнитного поля берётся в единицах критического магнитного поля , b- константа . Рождение электронопозитронной пары начинается с порогового значения ksin бета>2 предположений) “возможно?” задействовано тепловое излучение с поверхности Зв.. В сильном магн. п. , где B>1 вероятность рождения электроно-позитронной пары выше , нежели , чем в низком. Но , видно, что при низком значении магнитного поля , к-рые свойственны радиопульсарам, а иногда и “тихим” н.з. уже рождаются электронно-позитронные пары.
Физические процессы в магнитосфере н.з. ( в частности у пульсаров,ну,а про "замагниченные ЧД."ещё более вскользь","акцент опять на н.з.")...:
Магнитное поле у н.з. бывает не ниже 10(8)Гс у радиотихих и от 10(11) до10 (13) Гс у пульсаров. и благодаря этому возникает и электрическое поле , его значение оценивается так: Есо~ (Омега большая R/c) Bo~10(10)-10(12) B/см( Ур.1), омега большая – соответственно угловая скорость вращения н.з., R- радиус н.з., а с- скорость света .В следствии поляризации поверхности н.з. электрическое поле имеет компаненту параллельную магнитному . Частицы , к-рые попадают в такое сильное магнитное поле , ускоряются и излучают жёсткое гамма излучение( у- кванты), они поглощаются магнитным полем и генерируют электроно- позитронные пары . Так формируется магнитосфера пульсаров , образованная электронно- позитронной плазмой , находящейся в сильном магнитном поле н.з.. Магнитосфера занимает большую область она простирается на расстояние равном r~с/омега большая, это в 10(3)-10(4) раз больше радиуса н.з. Плазма , к-рая заполняет магнитосферу , экранирует продольное электрическое поле и вращается вместе с н.з., как твёрдое тело . При этом происходит поляризация плазмы ,запоняющей магнитосферу , образуется заряд корротации с плотностью : рос=-( омега большая В)/2пc, ne= рос/e=-( омега большая В)/2пcе ( Ур.2), е- это заряд электрона. Вращение заряда рос приводит к появлению электрических токов и максимальная величина плотности тока корротации jc= c roc=-( омега большая В)/2п ( Ур.3).Электрические токи деформируют ( возмущают?) магнитное поле н.з. Благодаря действию токов , далёкие силовые линии магнитного поля вытягиваются и размыкаются , в конечном итоге. В магнитосфере , т.о, образуются две существенно различные группы силовых линий , замкнутые , те. возвращающиеся на поверхность и разомкнутые , уходящие на бесконечность . Разомкнутые линии выходят из небольших областей магнитных полюсов н.з., т.е. её , т.н., “ полярных шапок” их радиус : R~R0 s.r.f: омега большая /c<<R( Ур.4) и плазма вдоль разомкнутых силовых линий спокойно уходит от н.з., а вместе с ней уходит и заряд рос. Тогда вблизи полярных шапок будет нарушаться условие экранирования и корротации , и ,как следствие, будет возникать область ваккума , а в ней сильное потенциальное электрическое поле <p>Е~Ecos.r.f: омега большая R/c( Ур.5) и разность потенциалов на масштабе полярных шапок может достигать при этом величины |фм|~ EcoR0s.r.f: омега большая R/c; фм~( delta R/c)(3/2) Ro B0~10(13)-10(15)B( Ур.6), в таких условиях вакуум делается неустойчивым , в нём генерируется электронно – позитронная плазма (это уже описывалось). Процесс генерации электроно- позитронной плазмы будет сопровождаться протеканием электрического поля вдоль силовых линий магнитного поля , плотность тока порядка jc. Плотный ток I, стекающий с н.з. порядка Ic и там : Ic~ п R0 (2) jc,а полная разность потенциалов будет равна Фм, поэтому мощность тока W=IФм, она выделяется в магнитосфере в процессе генерации плазмы , гамма излучения и радиоизлучение . Наличие скачка потенциала Фс между поверхностью н.з. и магнитосферой приводит к тому , что электрическое поле в магнитосфере в области магнитных силовых линий уже не совпадает с полем корротации . Плазма в этой части магнитосферы не будет вращаться вместе с н.з. , как твёрдое тело , её скорость становится меньше . Продольный ток в магнитосфере над всей полярной шапкой течёт в одну сторону , чтоб это стало возможно необходимо существование обратного тока на поверхность пульсара . Вблизи световой поверхности Sc, где скорость вращения частиц плазмы будет приближаться к скорости света, соотношения равномерного вращения нарушается и возникает движение частиц поперёк магнитных силовых линий. Частицы там ускоряются до 10(13)эВ, позитроны и электроны двигаются вразные стророны. Благодаря этому вдоль световой поверхности образуется мощная струя электрического тока , текущая перпендикулярно магнитным силовым линиям . достигнув границы замкнутой магнитосферы , эта тока продолжает своё движение вдоль границы, разделяющей области открытых и замкнутых силовых линий , возращаясь на поверхность н.з.Ещё до поверхности токовая струя I s , кода она идёт уже по поверхности н.з., пересекает магнитные силовые линии . При этом возникает пондеромоторная сила Ампера Fа=(1/c) IsB0, к-рая и тормозит вращение н.з. Т.о., торможение н.з. может происходить и за счёт действия поверхностного тока.Энергия торможения частично выделяется продольным током . Электродинамика магнитосферы пульсаров определяется взаимодействием электроно- позитронной плазмы.Это можно описать системой Ур. Максвелла для электрическогоЕ и магнитного В- полей и кинетических Ур. для функций распределения распределения электронов F(-) и позитронов F(+):divE= 4п рое, rotE=-(1/c)( дельта большаяВ/дельта большая t);
rotВ= (4п/с) j+ (1/c)( дельта большаяE/дельта большая t), divB=0…Но немаловажное значение будет иметь и тот факт, что н.з., в частности пульсар –есть гравитирующий объект… В окресностях любого гравитирующего объекта , это и намагниченная ЧД ,и н.з.( вращающиеся магнитары и пульсары), пространство- время изменяются настолько , что будет меняться характер взаимодействия между электромагнитным полем и заряженными частицами. И нарушется также закон о сохранении полных 4-импульса и момента импульса из-за передачи их грав. полю. Ур. первого порядка, можно однозначно установить из принипа общей ковариантности . следуя этому принципу , искривлённом пространстве- времени( т.е. сильное грав. поле) , ур. Максвелла будут преобретать нелинейный характер … Уравнения Максвелла в сильном гравитационном поле для произвольных локальных координат r и локального времени t принимают вид: divD=4пp, rotH=1/( s.r.f Г) дельта большая(s.r.f ГD)/ дельта большая t+(4пc)j; divB=0, rotЕ-1/( s.r.f Г) дельта большая(s.r.f ГВ/ дельта большая t.Гравитационное поле будет играть роль среды с электрич.и магн. проницаемостями … . Магнитное поле выше 10(11)Гс- может существенно повлиять на остывание н.з.Потому , что меняет теплопроводность н.з. Эволюция магнитного поля в магнитосфере н.з.:1)НЗ, с полем порядка 10(8)Гс и менее можно рассматривать , как незамагниченные, поскольку характерное замедление вращения такого объекта может привысить возраст нашей В., а при аккреции магнитное поле прижмётся к поверхности Зв. потоком бадающего вещ-ва(R^<RNS) и перестаёт оказывать какое либо влияние (R^- альвиолярный радиус) <p>2)Когда В > a(2)Bsh=2.4X10(9)Гс, а тождественна е(2)/ hc~1/137- это постоянная тонкой структуры , а Bsh=me(2)c(2)/(he)~4X10(13)Гс- это Швингеровское поле , гирорадиус электрона станет ниже гирорадиуса боровской арбиты в атоме водорода . Более сильные поля оказывают сильное влияние на структуру атомов, к-рые не ионизируются полностью даже на поверхности магнитаров. В первую очередь эти свойства скажутся на атмосферах н.з.Ближе к верхней границе интервала важными становится анизотропия и теплопроводность в коре н.з. и рассеяние излучения в атмосфере н.з. 3) В интервале Bsh=4X10(13)Гс до B меньше или равно 10(18) Гс начинает происходить ряд важных интересных процессов.Энергия первого уровня Ландау начнёт превышать энергию покоя электрона и становятся сущесвенными реакции расщепления фотона у---.>2у, однофотонного рождения электрон- позитронной пары у<----> е+е(-), при этом сечения последнего процесса для фотонов различной поляризацией в сильных магнитных полях когда B>> Bsh существенно различаются они происходят для очень энергичных фотонов h ню>> me c(2).Анизотропия атмосферного рассеяния и теплопроводности в коре н.з. ещё больше усиливается. Верхняя граница интервала 10(18)Гс определяется равенством энергии магнитного поля и гравитационной энергии связи н.з. . По-видимому, нет более сильных стационарного магнитного полях не может существовать на н.з.. Вопрос о механизме диссипации магнитного поля пока остаётся открытым.Необходимо понять сконцентрировано ли магнитное поле в коре н.з. или всё таки пронизывает её ядро, правда,последнее предположение можно совсем не исключать, а вот ,какую роль играет при этом аккреция(?); очень многое пока только на уровне предположений-гипотез. Механизмы ответственные за эволюцию поля в коре и ядре н.з. различны( пока ,конечно, нет твёрдой уверенности в том , что принимает лт ядро участие в генерации магнитного поля н.з.или нет? А также пока есть много неточностей в описании эволюции магнитного поля в ядре н.з.) .Диссипация магнитного поля оказывается тесным образом связана с тепловой эволюцией н.з.. Для стандартного остывания , при к-рой нейтринная светимость н.з. определяется в основном модифицированными урка-процессами , за первый миллион лет поле распадается от 2- до 1000 раз в зависимости от глубины залегания и уравнения состояния Зв…По мере остывания проводимость н.з. увеличивается и распад поля замедляется.Скорость распада на конечной стадии будет зависеть от примесьной проводимости .Например, при типичном значении сигма imp поле практически не уменьшается в течении 10(8) лет, но стоит магнитному полю продиффузировать сквозь всю кору и достигнуть сверхпроводящего ядра , распад становиться экспотенциальным.Когда другие процессы затухания магнитного поля в коре н.з. должно привести к антикорреляции между тем-рой и магнитным полем молодой н.з., чем меньше масса и тем-ра н.з. , тем меньше и её магнитное поле. ЭВОЛЮЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЯДРЕ Н.З.: При образовании н.з. в её ядре может возникнуть сильное магнитное поле . Пусть у нас это ядро состоит из nре, а сверхпроводимость отсутствует , то магнитное поле будет испытывать обычное омиеское затухание , если у нас радиотихая н.з., электросопротивление будет изотропно и мало ( диссипацию можно , тогда вообще такой медленной , что время её сравняется с возрастом В.). Если у нас не какая нибудь там,радиотихоня, а например , пульсар , или даже магнитар, то электросопротивления поперёк поля возрастёт ( может возрасти?) очень значительно из-за замагничивания е и р – компанентов , а это ускоряет диссипацию до 10 (6)-10(8) лет . При сверхпроводимости протонов ( это сверхпроводимость II- рода) эволюция поля будет определяться дрейфом флюксоидов ( время вытеснения последних из сверхпроводника с омической диффузией около 10(8) лет). Надо учесть пиннинг флюксоидов и вихривых нитей , то при замедлении вращения пульсара вихревые нити будут дрейфовать наружу , вытаскивая за собой флюксоид( фл., а в.н., это вихревые нити) , т.е.наблюдается выталкивание флюксоидов , оно происходит во время торможения пульсара, а если ещё учесть и проскальзывание фл. и в.н., и их взаимное трение , а также ещё надо принять во внимание силу , к-рая действует на фл. и пропорциональна градиенту сверхтекущей щели протонов , то будет как раз , модель , где фл. , находящиеся вблизи от самого центра н.з., дрейфуют к центру( модель Шринивасан, Хсу и Динг). Ну ,а в н.з. с кварковым ядром ( это проводник I-рода) , будет происходит вытеснение всего магнитного поля из ядра ( эффект Мейснера), на основе омической диффузии , подсчёты времени затухания будет около 10(4) лет.При спаривании одинаковых и разных кварков , время вытеснения одинаково долго при подсчётах( около жизни В.), но надо сказать , что , здесь приводяться распространённые (но не очень проработанные данные), моделей , к-рые могли бы претендовать на достоверность , я лично не знаю, насколько помню, пока чётких знаний и точных знаний об эволюции магнитного поля в ядрах н.з. нет.
Сверхтекучесть( сверхпроводимость)
http://ufn.ru/ufn75/ufn75_3/Russian/r753e.pdf http://ufn.ru/ufn05/ufn05_2/Russian/r052e.pdf http://ufn.ru/ufn04/ufn04_11/Russian/nob0411c_r.pdf ( здесь подробности, к-рые мне напостить не удастся).Ну, а здесь будет сверхтекучесть ( сверхпроводимость)- просто обощённые сведения. Сверхпроводимость(сверхтекучесть), свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для данного материала. Сверхпроводящее состояние физики называют макроскопическим квантово-механическим состоянием. Квантовая механика, к-рой обычно пользуются для описания поведения вещества в микроскопическом масштабе, здесь применяется в макроскопическом масштабе. Именно то обстоятельство, что квантовая механика здесь позволяет объяснить макроскопические свойства вещества, и делает сверхпроводимость столь интересным явлением. Скачкообразное исчезновение сопротивления при понижении температуры впервые наблюдал X. Камерлинг-Оннес на ртути , при Т = 4,15 К происходил переход в новое состояние, это было названо сверхпроводящее состояние. Позже обнаружилось,что электрическое сопротивление ртути ( тогда исследовли ртуть) восстанавливается при включении достаточно сильного магнитного поля (его называют критическим магнитным полем Нк). Измерения показали, что падение сопротивления до нуля происходит на протяжении очень узкого, но конечного интервала температур.Если образцы чистые,то ширина интервала будет составлять 10(-3)К) и будет возрастать при наличии примесей и других дефектов структуры.Довольно убедительно отсутсвие сопротивления в сверхпроводящем состоянии демонстрируется опытами, где в сверхпроводящем кольце возбуждается ток, практически не затухающий с течением времени. И конечно сверхпроводник не является просто идеальным проводником, как это считалось ещё в течение более чем 20 лет после открытия С. Существование значительно более глубокого различия между нормальным и сверхпроводящим состояниями металла стало очевидным, после того как нем. физики В. Мейснер и Р. Оксенфельд ( начало 30ггХХ века) установили, что слабое магнитное поле не проникает в глубь сверхпроводника. Особенно важно, что это имеет место независимо от того, было ли поле включено до или после перехода металла в сверхпроводящее состояние. В отличие от этого, идеальный проводник (т. е. проводник с исчезающе малым сопротивлением) должен захватывать пронизывающий его магнитный поток…. Магнитный поток – это совокупность магнитных силовых линий, образующих магнитное поле.…Совокупность экспериментальных фактов о С. убедительно показывает, что при охлаждении ниже Тк проводник переходит в новое состояние, качественно отличающееся от нормального. Исследуя различные возможности объяснения свойств сверхпроводника, особенно эффекта Мейснера, немецкие учёные, работавшие в Англии, Г. и Ф. Лондоны (начало 30гг прошлого столетия) пришли к заключению, что сверхпроводящее состояние является макроскопическим квантовым состоянием металла. После открытия эффекта Мейсснера стало ясно , что сверхпроводник ( например,металл) может рассматриваться , как в нормальном и в сверхпроводящем состоянии как две фазы в термадинамическом смысле этого понятия . В результате пришли к двухжиткостному подходу СП…. Соотношение к-рое это вырожает: Fn0(T)-Fs0(T)= Hem(T)/8п(Ур,1), здесь :Fn0 и Fs0- это есть плотности свободной энергии ( при отсутствии поля ), а Неm-это критическое магнитное поле , разрушающее сверхпроводимость . Дифференцирование этого выражения по Т приводит к выражениям для разностей энтропии и теплоёмкости. В согласии с двухжидкостной картиной полная плотность электрического тока в сверхпроводнике : j =js+jn(Ур.2)- гдеjs и jn- плотности сверхпроводящего и нормального токов( последний по сути неотличается от тока в нормальном проводнике), в локальном приближении : jn= сигма n (Т)Е(ур3), Е- это напряжённость электрического поля , а сигма n- проводимость “нормальной части” электронной жидкости иногда для простоты обозначают jn=0. Далее,Лондоны предложили для js уравнение ( оно называется Ур. Лондонов): rot(^js)=-1/Hc,(Ур.4)
дельта большая(^js)/дельта большая t=E(Ур.5), ^-это некоторая постоянная , а напряжённость магнитного поля Н не отличается от магнитной индукции В. Можно прийти к этим уравнениям исходя из уравнений гидродинамики для проводящей жидкости состоящей из частиц с зарядом е и массой m , имеющих скорость vs(r,t): дельта большая vs/ дельта большая t=-(vs лапласиан)vs+(e/m)E+(e/mc)[vsH]=(e/m)E- лапласиан(vs(2)/2)[vs( rot vs+(e/mc)H](Ур.6), ну это Ур. могло бы отвечать идеальной сверхпроводимости когда нет никакого магнитного поля., это вступает в полное противоречие с эффектом Мейсснера , поэтому Лондоны дополнили это условием : rot vs+(e/mc)H=0- это условие для безвихревого движения для заряженной жидкости.Затем ,надо написать: js=ens vs, ns- это концентрация зарядов при ns= const получим (Ур.7): ^=m/ens, a Ур.6 перейдёт в Ур.5. При таком подходе происходит постулирование основного Ур(ур4) Лондонов, это условие может носить квантовый характер и это можно также получить из макротеории сверхпроводимости и из микротеории сверхпроводимости , а она в близи критической температуры Тс может перейти в макротеорию сверхпроводимости .Уравнение Лондонов (4) совместно с ур. Максвелла: rotH=4п js/c(Ур.8) и при ^= const может привести к уравнениям : дельта Н-(1/ сигма(2))Н=0, дельта js-(1/ сигма(2))js=0(yp.9)
сигма(2)=mc(2)/4пе(2) ns(yp.10) из ур.9 следует , что магнитное поле Н при js затухают вглубь сверхпроводника экспоненциально ,т.е., нпр., вблизи плоской границы в параллельном ему поле Н=-Ноехр(-z/сигма), z- это расстояние до границы- , т.е., здесь представлялся эффект Мейсснера.На основе этого представления они создали феноменологическую теорию, объясняющую поведение сверхпроводников в слабом магнитном поле — эффект Мейснера(выталкивание магнитного поля из сверхпроводящего образца,т.е, в присутствии внешнего магнитного поля такой образец ведёт себя как идеальный диамагнетик той же формы с магнитной восприимчивостью х=-1/4п) и отсутствие сопротивления. Ур,Лондонов сохраняет свою актуальность в настоящее время , но только в слабом магнитном полеН<<Не(Не- соответственно некое критическое значение магнитного поля)..Но ур. Лондона могут считаться несправедливыми в условиях нелокальной связи тока с полем….А для простоты понимания ситуации (хоть, совсем необязательн считать , этот случай будет именно”нашим”) можно рассмотреть <b/>фазовый переход в сверхпроводящее состояние в отсутствии магнитного поля.Прямые измерения теплоёмкости сверхпроводников при Н = 0 показывают, что при понижении температуры теплоёмкость в точке перехода Тк испытывает скачок до величины, к-рая примерно в 2,5 раза превышает её значение в нормальном состоянии в окрестности Тк .При этом теплота перехода <р>Q = 0, (Нк = 0 при Т = Тк). Т. о., переход из нормального в сверхпроводящее состояние в отсутствии магнитного поля является фазовым переходом 2-го рода. А потом можно получить важное соотношение между скачком теплоёмкости и углом наклона кривой Нк (Т) Сс-Сн=Тк/4п(dHk/dT)(2) T=Tk где Сс и Сн— значения теплоёмкости в сверхпроводящем и нормальном состояниях….. Это соотношение с хорошей точностью подтверждается экспериментами...Обобщение теории Лондонов, сделанное Гинзбургом и Ландау (1950), позволило рассмотреть вопросы, относящиеся к поведению сверхпроводников в сильных магнитных полях(макротеория сверхпроводимости)..В отсутствии магнитного поля сверхпроводящий переход- это переход второго рода.В общую теорию таких переходов всегда будет входить некот параметр “эта” , праметр этот не равен 0 если фаза упорядочнена и равен 0 если фаза неупорядочнена.В сегнетоэлектриках роль эты будет играть спонтанная электрическая поляризация Рs, а в случае магнетиков спонтанное намагничение Мs. ( Ф)- это есть комплексная функция , она будет играть роль некот. “эффективной волновой функции сверхпроводящих электронов” и плотность свободной энергии электронов была записана Г-Л приблизительно так:Fsн=Fso+H(2)/8п+1/2m|-ih дельта ф-(е/с) Аф(2), Fso= F n0+ a|ф|(2)+ бета|ф|(4)( ур,12) и там А- векторный потенциал поля Н= rot<b/>A,a без поля в состоянии термодинамического равновесия дельта большая Fso/ дельта большая |ф|(2)=0 и дельта большая(2) Fso/ дельта большая(2) |ф|(2) >0, тогда |ф|(2) >0 если Т<Тc и|ф|(2)=0 если Т>Tc, ас=а(Тс)=0 и бетас= бета (Тс)>0, a<0 если Т<Тc. И в пределах этого разложения по |ф|(2) предполагается( а-это альфа, b- бета): альфа=а’c(T- Tc), и b(Т)= bтs=bс: |ф|(2) тождествена|ф бесконечности|(2)= -а/ b= а’c(T- Tc)/ bс, Fso= F n0-(а(2)/2b)= F n0-(а’c(T- Tc)/2 bс)= F n0- H(2)em/8п(Ур.13). При наличие поля уравнения для ф получается при варьировании свободной энергии интеграл Fsн dV ф* это будет иметь такой вид: 1/2m(-ih лапласиан–(e/c)A)(2) ф+aф+b|ф|(2)ф=0(yp.14), а если на границе сверхпроводника вариация сигма Ф произвольная , то никаких дополнительных условий не будет вводиться в Ур. 12.Условием минимальности свободной энергии здесь будет , т.н., естественное граничное условие на границе СП.: n(-ih лапласиан–(e/c)Aф)=0( Ур.15), n- нормаль к границе.Это условие (15) относится к тому случаю когда есть граница СП с вакуумом или диэлектриком. Ур. для А при условии divА=0 в результате варьирования интеграл Fsн dV по А это будет таким: дельта А=- 4п js/c , js=(-ieh/2m) ( ф* лапласиан ф-ф лапласиан ф*)- ( е(2)/ mc)|ф|(2)А( Ур.16).Для ф* тоже получается выражение аналогичное Ур.14, но это должно быть на границе jsn=0. Решение задач о распределении поля и тока и функции ф в сверхпроводнике можно свести к интегрированию системы Ур. 14 и 16. Если считать , что Ф=Ф бесконечность есть постоянная величина, то плотность сверхпроводящего тока будет: js=-e(2)|ф бесконечность|(2)А/ mc=- e(2)nsA/mc при нормировке|ф бесконечность|(2)=ns, а применяя к этому выражению операцию rot, получили выражение Лондонов(4) . ……При этом было объяснено огромное количество экспериментальных данных и предсказаны новые важные явления. Убедительным подтверждением правильности исходных предпосылок упомянутых теорий явилось открытие эффекта квантования магнитного потока, заключённого внутри сверхпроводящего кольца. Из уравнений Лондонов следует, что магнитный поток в этом случае может принимать лишь значения, кратные кванту потока Фо = hc/e*, где е* — заряд носителей сверхпроводящего тока, h — Планка постоянная, с — скорость света… Теория о сверхпроводимости электронов в металлах была разработана Бардином , Купером и Шриффером( БКШ)-1958г. Согласно с теорией БКШ, под действием фононов, часть электронов, объединяются в пары, называемые куперовские пары, куперовская пара – это несвязанное , а коррелированное состояние , имеющее отличие от состояние двухатомной молекулы , надо сказать , что спаренные частицы имеют противоположные по направлению( но равные по величине ) импульсы. Нахождение в таком состоянии позволяет парам двигаться без столкновения с решёткой и оставшимися электронами, то есть без потерь энергии … Отправной точкой в этой теории является гамильтониан следущего вида: Н= интегралф(-) а(х)((р(2)/2m)-мю)фа(х)d(in3) r-g интеграл ф(-),|,(x)ф(-)’|’ (x) ф’|’ (x) ф,|,(x) d(in3) r(Ур.1),здесь х=(r,t),фа-гезенберговский оператор уничтожения электронов со спином а-(альфа=’|’ ,|,),g- константа межэлектронного взаимодейстаия.По одинаковым спиновым индексам предполагается суммирование по одинаковым спиновым индексам . В теории сверхпроводимости появляется ненулевые аномальные средние, определяющие сверхпроводящий параметр порядка дельта: дельта (х)=g< ф’|’ (x)ф,|,(x)>(Ур.2) Тогда в приближении среднего поля гамильтониан БКШ примет простой вид: Н= интегралф(-) а(х)((р(2)/2m)-мю)фа(х)d(in3) r- интеграл [ delta(x) ф(-),|,(x)ф(-)’|’+hc] d(3)r (Ур.3).После диагонализации с помощью преобразований Боголюбова можно получить хорошо известный спектр одночастичных возбуждений щелевого типа: Н= сумма(р) кв.кор. из ((р(2)/2m) -мю)+ дельта а-р ар(Ур.4), где а-р- это оператор рождения квазичастиц...Сверхпроводимость возникает вследствии фазового перехода второго рода , типичные критические температуры Те~1-10К. При Т<Te в дисперсионном состоянии электронов возникает энергетическа щель дельта , причём Т<<Te , а величина щели: <p>дельта~kвТе. … Из уравнений Лондонов следует, что магнитный поток в этом случае может принимать лишь значения, кратные кванту потока: Фо = hc/e*, где е* — заряд носителей сверхпроводящего тока, h — Планка постоянная, с — скорость света. В 1962 Р. Долл и М. Небауэр и, независимо, Б. Дивер и У. Фейроенк (США) обнаружили этот эффект. Оказалось, что е* = 2e, где е — заряд электрона.. Явление квантования магнитного потока имеет место и в случае упомянутого выше состояния сверхпроводника 2-го рода в магнитном поле, большем, чем Нк1. Образующиеся здесь нити нормальной фазы несут квант потока Фо. Найденная в опытах величина заряда частиц, создающих своим движением сверхпроводящий ток (е* = 2e). ….В 1985(87гг) году были открыты высокотемпературные СП, для к-рых температура перехода выше 30К(40К), в нвстоящее время это такие СП, для к-рых тем-ра перехода может быть значительно выше 30К(30-100(?)К)…Бендорц и Мюллер обнаружили способность керамики на основе оксидов меди,лантана и бария в СП состояние при 30К. Сложные купраты были синтезированы Лазаревым ,Кахан ,Шаплыгиным и французкими исследователями несколькими годами позже…Ключевой вопрос для проблемыВТП является вопрос о зависимости критической тем-ры от характеристики вещ-ва .Ну в теории БКШ величина Тс связывается с шириной kвТета,энергетической области притяжения около границ Ферми, с плотностью N(o)на этой границе и с матричным элементом V потенциала взаимодействия Тс=Тета ехр(-1/^eff) и ^eff= N(o)Vф-ла[I]. Для фонного механизма СП, к-рое отвечает притяжению электронов за счёт их взаимодействия с колебанием решётки , величина Тета большая будет иметь смысл дебаевской тем-ры ТетаD.Более реалистичные теории ( напр., теория Элиашберга, теория слабой связи для среды с производной дисперсией диэлектрической проницаемости ) будут приводить к уточнению или видоизменению ф-лы[I]. Ну и результаты будут зависеть от значения лямда,безразмерной константы связи электронной проводимости с колебаниями решётки .в случае слабой связи ( где лямда намного меньше1) в ф-лу[I] подставляют : ^eff=-^mu*=-^mu/(1+muln(Ef/kвтета большая)[II], здесь мю- безразмерная константа связи кулоновского взаимодействия , Ef-энергия Ферми, а под тета большая понимают среднелогорифмическую фонноную частоту. С ростом тета большой величина Тс проходит через максимум , тем более низкий ,чем меньше лямда,если неравенство ^=/<mu,станет обязательным условием,то будет наблюдаться довольно низкая граница для Тс.Это неравенство будет следовать из выражения для взаимодействия через продольную диэлектрическую проницаемость среды эпсилон (омега малое ,к): <p>mu-^=4пе(в кв)N(o)<1/(k(в кв) эпсилон(0,к)<0 и ^>mu,это условие снимает ограничение для Тс… В случае сильной связи (^>>1)уравнения Элишберга будет Тс~(hw/kв)s.r.f.^, здесь (w)омега малая- средняя фонноная частота , а ещё ,когда^>/=1 величины лямда и тета больше не будут считаться независимыми , рост лямда приводит к смягчению фононов и уменьшению тета большого из-за экранирующего действия проводимости . Обратное влияние электронов на решётку в простейшем случае можно описать так: kвтета большаяD~hw0/(1+c^),здесь омега малая0-это псевдоатомная затравочная частота , с- константа, к-рую можно принять за единицу. Величина hw0/kв>тета большая D, в случае неслабой связи , как раз определяет верхнюю границу критической тем-ры... А теперь хотя бы немного про отличие между сверхпроводниками I и I I-рода ,ну можно написать об этом хотя бы следущее: если это представить себе виде графиков,т.е., в виде кривых, изображающих намагничивания М=- (Н)/4п , соответствует интервалу значений Н, где имеет место эффект Мейснера,до этого значения ход кривы совпадёт,а дальнейший ход кривых М (Н) для сверхпроводников 1-го и 2-го рода существенно различается. Картина разрушения сверхпроводимости магнитным полем является у этих сверхпроводников более сложной,чем у СП I-города, даже в случае цилиндрического образца в продольном поле происходит постепенное уменьшение магнитного момента на протяжении значительного интервала полей от Нк, когда поле начинает проникать в толщу образца, и до поля Нк, при к-ром происходит полное разрушение сверхпроводящего состояния. В большинстве случаев кривая намагничивания такого типа является необратимой (наблюдается магнитный гистерезис). Поле Нк часто оказывается весьма большим, достигая сотен тысяч эрстед ( Сверхпроводящие магниты) .Что же касается термодинамического критического поля Нк, то оно для сверхпроводников 2-го рода не является непосредственно наблюдаемой характеристикой. Однако его можно рассчитать, исходя из найденных опытным путём значений свободной энергии в нормальном и сверхпроводящем состояниях в отсутствии магнитного поля.Т.е, проникновение магнитного поля в сверхпроводник 2-го рода начинается уже в поле, меньшем, чем Нк, когда условие равновесия: Fc + Н( 2)к/8п = Fн. ещё нарушено в пользу сверхпроводящего состояния,здесь принимается во внимание поверхностную энергию границы раздела нормальной и сверхпроводящей фаз. В случае сверхпроводников 1-го рода эта энергия положительна, так что появление границы раздела приводит к проигрышу в энергии. Это существенно ограничивает степень расслоения в промежуточном состоянии. Аномальные магнитные свойства сверхпроводников 2-го рода можно качественно объяснить, если принять, что в этом случае поверхностная энергия отрицательна. Именно к такому выводу приводит современная теория сверхпроводимости. При отрицательной поверхностной энергии уже при Н < Нк энергетически выгодным является образование тонких областей нормальной фазы, ориентированных вдоль магнитного поля… Немаловажную роль в остывнии NS и в эволюции играет сверхтекучесть нуклонов в их недрах( об этом подробнее позже) .
http://www.citebase.org/fulltext?format=application%2Fpdf&identifier=o ai%3AarXiv.org%3Aastro-ph%2F0205298 http://xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/ns.html http://ufn.ru/ufn99/ufn99_8/Russian/r998a.pdf НУКЛОННАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ : Бор, Моттельсон и Пайнс указали на некоторое сходство между структурой ядра и электронной структурой металлов , после публикации БКШ-теории, появилась статья , где говорилось , что явление сверхтекучести,может возникать в системе нуклонов , образующих атомные ядра. В частности , подчёркивалась аналогия между энергетической щелью, существующей в спектре внутренних возбуждений ядер и энергетической щелью, к-рая наблюдается в электронном возбуждении сверхпроводящих металлов . .Купперовское спаривание нуклонов может происходить под воздействием ядерного притяжения . Ожидаемая щель на много порядков выше, чем для электронов в металлах , дельта~1МэВ или Те~10(10)К. Потом наличие парных корреляций нуклонов в атомных ядрах и энергетической щели в нуклонном спектре было детально изучено и подтверждено( ну здесь нас не должно интересовать, то, что происходит в металлах) .Одним из первых, кто применил теорию БКШ к атомным ядрам был Мигдал.Им же было замечено , что сверхтекучесть под действием ядерных сил в нейтронной материи внутренних слоёв н.з., где , как раз можно ожидать критическую тем-ру Те ~10(10)К. Уравнения теории БКШ, описывают симметричную материю в атомных ядрах и ассиметричную, нейтроноизбыточную ,материю в н.з.похожи, но также будут содержать ряд различий.Так в атомных ядрах спаривание происходит в синглетном состоянии нуклонной пары , тогда энергетическая щель изотропна и не зависит от направления импульса нуклона. В н.з. возможно спаривание в триплетном состоянии, а это ведёт к анизотропной щели…В середине 60х годов было уже показано , что щель крайне чувствительна к отталкивательной части потенциала и к эффективной массе нуклонов в ядерной материи , данные выводы будут справедливы и для н.з.По аналогии сверхтекучесть нуклонной материи можно сравнить со сверхтекучестью жидкого гелия 3, хоть оба эти явления имеют совершенно разную природу( например, критическая тем-ра в Не при нормальном давлении составляет только 2,6 мК, случае с Не 3имеет место быть межатомное взаимодействие, ещё учесть надо также, что фермионы , к-рыми являются: нейтроны, протоны и электроны не могут конденсироваться в пространстве импульсов непосредственным образом и для того , чтоб это произошло они должны объединиться в базоны - бозе-эйнштеновский конденсат.), но они “ сравнения проводят из-за схожести , а не из-за различий:-))”,т.е., здесь можно проследить некую общность , скажем так, здесь будет учитывается то, что атомы жидкого3 Не подчиняются статистике Ферми, как Питаевский показал (59г), что под воздействием Ван-дер Ваальсовского притяжения атомы гелий-3 образуют куперовскую пару с отличным от нуля орбитальным моментомl. Вследствии волнового принципа Паули волновая функция пары антисимметрична относительно перестановки частиц , поэтому нечётным l- будет соответствовать триплетное спаривание( полный спин S=1) , а чётным соответственно синглетный...Механизм спаривания фермионов имеет место в сверхпроводниках и носит название феномена Купера. Точка фазового перехода , выше к-рого ядерное вещ-во теряет св-во сверхтекучести находится при температурах 10(10-12)К, тогда , как тепература пульсара около 10(8)К.. А ещё, если провести аналогию с анизотропным спариванием в сверхтекущем гелием-3 с анизатропным спариванием нейтронов в ядре н.з. , то , в обеих случаях приложима БКШ теория и куперовское спаривание может происходить в триплетном состоянии пары частиц с орбитальным моментом l=1,это ведёт к анизатропной щели и уравнения БКШ в этом случае сходны. Забегая немного вперёд, надо будетотметить, что изменение характера спаривания вызывается тем обстоятельством ,что (1)S0- взаимодействия нейтронов при ядерной плотности становится отталкивательным и сиглетнное спаривание нарушается. Но в этой же области плотностей (3)Р2 и (3)F2 - тензорное взаимодействие приводит к эффективному взаимодействию и триплетном спариванию…….. Похожим( сравнимым?)образом , сильное взаимодействие между протонами тоже приводит к образованию куперовских пар и к появлению в nре-вещ-ве протонного кондесата . .Рассматривалось , так же и влияние сверхпроводимости протнов на конфигурацию магнитного поля и его затухание . Ещё изучалась связь между твёрдой корой и сверхтекучей сердцевиной . В результате этого исследования стала ясна следущаяя картина: в ^en- фазе в интервале плотностей 5*10(11) г/см(3)<po<1,6*10(14) г/см(3) свободные нейтроны будут образовывать сверхтекучую жидкость с парами типа (1)S0. В силу вращения н.з. в этой жидкости возникает структура из параллельных оси вращения квантовых вихревых “нитей”. Серцевины вихревых нитей ,где волновая функция кондесата обращается в нуль, могут прикрепляться к атомным ядрам в коре( пининг), либо проходить между ядрами .Максимальное значение нейтронной щели дельта =1,7 МэВ. В nре- фазе при плотностях 1,6*10(14)<po<1,4*10(15) сверхтекущая нейтронная жидкость , наверняка будет состоять из пар типа (3)Р2 , причём опять будет образовываться система вихрей , а максимальное значение энергетической щели составит 0,15 МэВ.В nре- фазе протонная жидкость становится сверпроводящей в интервале плотности 2,4*10(14)г/см(3)<po< 7,8*10(14)г/см(3).Протоны спариваются в (1)S0 состоянии и представляют собой сверхпроводник II-рода , где реализуется вихревая структура смешанного состояния , т.е. магнитное поле проникает внутрь в виде квантово вихревых нитей с Ф0=2*10(-7)Гс см(2), а максимальное значение щели около 0,3МэВ. Нужно отметить , что это всё определилось не сразу и разными авторами, при определении зависимости энергетической щели от плотности вещ-ва, используются разные методы расчёта и разные потенциалы нуклонного взаимодействия , например, потенциал Рейда , однопионный гауссовский потенциал , потенциал Омуры и.т.д.И в количественном отношении результаты различных работ сильно друг от друга отличаются., поэтому всё представлено не будет, это можно только обобщить здесь. Короче, через 5 лет после М. появилась короткая статья Гинзбурга и Киржица, там оценивалась щель в случае синглетного спаривания нейтронов в (1)S0-coстоянии при плотности ро~10(15)г/cм(3) и получили , что дельта ~5-20МэВ. В 1964 г Гинзбург и Киржниц также предположили , что вращающаяся ядерная материя , находящаяся в состоянии сверхтекучести ,должна образовывать квантовые вихри подобно тому , как это имеет место в жидком Не-в его сверхтекучей фазе при закритичных состояниях движения, когда нормальная и сверхтекучаячасти уже не могут двигаться независимо друг от друга.Теория квантовых вихрей была развита Фейманом, показавшим , что при достаточно больших скоростях жидкий гелий должен быть пронизан квантовыми вихрями . В условиях вращаевосясосуда число вихрей на единицу площади сечения жидкости должно быть пропорционально угловой скорости и это выражаетсяф-лой: <p>N=mw0/пh,здесь омега малая0(w0)- угловая скорость , а m- масса атома гелия . Что касается критической угловой скорости wc1, при к-рой возникает первый вихрь , то согласно Вайнену- Архипову: wc1=( h/mR(2))ln R/a0, где R- радиус сосуда , а0- это радиус ствола вихря.Потом была работа Вольфа (66г), там было показано , что синглетное спаривание (свертекучесть нейтронов , возможно, что она и появляется первой) имеет место быть во внутренней коре н.з.ро<po0, но исчезает в ядре н.з., потому что синглетное nn- взаимодействие при высокой плотности становится отталкивательным из-за более низкой концентрации протонов в ядре звезды рр- взаимодействие становится притягивательным,это приводит к спариванию протонов..Но до открытия пульсаров все предположения , остовались бездоказательными.. <p>Открыте пульсаров в 1967 г. стало катализатором для развития теории сверхтекучести в н.з.Бейм , Петик и Пайнс рассмотрели макроскопические следствия сверхтекучести нейтронов ( вращение сверхтекущей компаненты в виде квантовых вихрей ), а также сверхтекучести ( сверхпроводимости) протонов ( фрагментация внутреннего магнитного поля н.з. на нити Абрикосова- трубки с квантованным магнитным потком).Эта работа стала основой современной теории , к-рая обясняет сбои периодов пульсаров взаимодействием нормальной и текущей компаненты..Далее была работа Хоффберга, где объяснялось, что при ро> ро0 взаимодействие нейтронов в триплетном состоянии (3)Р2 яв-ся притягивательным и поэтому в ядрах н.з. невозможна нейтронная триплетная сверхтекучесть с анизотропной щелью. Затем были построены модели триплетного спаривания нейтронов в сверхсильном магнитном поле , где получилось, что триплетное сверхтекучесть с узлами щели на ферми – поверхности становится энергетически выгоднее обычной рассматриваемой триплетной сверхтекучести без узлов.Бейм ,Петик и Пайнс рассмотрели макроскопические следствия сверхтекучусти нейтроно, вращение сверхтекучих компанентов виде квантовых вихрей, а таже была исследована сверхпроводимость протонов ( дробление внутреннего магнитного поля н.з. на нити Абрикосова, трубки с квантовым магнитным потоком), была детально рассмотрена синглетная сверхтекучесть протонов в ядре н.з.и отценена максимальная плотность вещ-ва , при к-рой эта сверхтекучесть исчезает… При сверхтекучести протонов, в отсутсвии нейтронной , протоны переходят в сверхпроводящее состояние , а магнитное поле, как бы сигментируется, разбивается на трубки с квантованным магнитным потоком , поддерживаемым сверхпроводящим током.проводимость нормальной компаненты плазмы , описывающая затухание нормальных токов , модифицируется также, как и др. кинитические коэффициэнты , а электросопротевление нормальной составляющей плазмы ( продольное и поперечное) заметно понизится. В отсутствии магнитного поля основными переносчиками зарядов являются электроны и мюоны ,а при наличии магнитного поля движения лёгких электронов и мюонов поперёк поля достаточно эффективно замагничивается вращением этих частиц вокруг магнитных силовых линий , а вот на массивные протоны магнитное поле влияет слабо.Поэтому протоны могут заметно менять электропроводность поперёк магнитного поля . Ещё был исследован “ эффект увеличения в сверхтекущем ядре н.з.” ( этот механизм ( если он там есть) может нести сильную ответственность в эволюции магнитного поля н.з., а по утверждению некоторых авторов, мог даже быть одним из предполагаемых механизмов генерации магнитного поля в н.з.), была создана микроскопическая теория сверхтекучести в двухкомпанентной ферми системе(“эффекта увеличения сверхтекучести” в ядрах н.з). Микроскопическая теория свертекучести в двухкомпонентной ферми – системе, это система , в к-рой существуют два вида кондесата и два вида свертекучего движения.Примером ( похожим , но не идетентичным) может служить система раствора гелия-3 и гелия-4 ниже точки фазового перехода 3Не в сверхтекучее состояние .Уранение трёхскоростной гидродинамики , к-рые описывают св-ва этого раствора были получены Халатниковым , а Андрееа и Башкин дополнительно учли в этих уравнениях “ увеличение” конденсата гелия-3коденсатом гелия-4 и показали , что каждое из свертекучих движений сопровождается перносом обеих компанетов раствора.Нужно отметить , что квантовое поведение Не-3 и Не-4 очень различно; безпионовые атомы Не(4) образуют бозе жидкость , а атомы Не(3) конденсируются в ферми-жидкость , т.к. обладают Ѕ спином.Квантовое поведение двух этих жидкостей связано с тем , что в пределе тем-ры в 1К, в области их существования длины волны де-Бройля тепловое движение атомов Не сравнивается с расстоянием между атомами жидкости, схожий механизм предполагается( была и такая гиппотеза) в другой системе с двумя сверхтекучими кондсатами ; nре-фазе н.з. В результате сильного взаимодействия между собой протоны и нейтроны превращаются в квазичастицы с массами m*1 и m*2. Движение нейтронной квазичастицы будет , в таком случае, переносить кроме массы нейтронов, массу протонов.Надо сказать , что имеются ввиду именно “протонные куперовские пары” и “нетронные куперовские пары”,они создают эффект усиливания , а” смешанные образования”( протоно-нейтронные куперовские пары), разумеется , образовываться не будет ни в каком случае, потому , что тому будет препятствовать разность хим. потенциалов нейтронов и протонов в nре-фазе велика …. ( здесь модель , где н.з. образовалась без магнитного поля) ... Обычно длина когерентности(2-6фм) будет значительно короче длины Лондоновского экранирования (100-300фм), т.е. в ядре ( npe)- образуется СВ II- рода . Если в ядре изначально имелось магнитное поле В, то после перехода в СВ- состояние оно разбивается на флюксоиды( нити или трубки Абрикосова)- это есть тонкие трубки магнитного поля, они параллельны исходному полю, а полное количество флюксоидов около 10(31) (В/10(12)Гс).Наличие дефектов кристалла атомных ядер во внутренней асим. коры н.з. приводит к пиннингу вихревых нитей , т.е. , если , попроще, то в.н. просто цепляются за дефектные атомные ядра в коре и за фл., при этом возможны эффекты “ проскальзывния” или ползучести . В силу эффекта сверхтекучести р вихревым движением n ( это , как раз и аналогично увеличению сверхтекущего Не(3) гелием(4)), нейтронные вихри в ядре н.з. приобретают магнитные моменты. Электроны ( они несверхтекучи) будут рассеиваеться на магнитном поле флюксоидов и вихрей, это обеспечивает жёсткую связь электронов со сверхтекучими n и р, это назывется взаимное трение .Ну также , там имеют место и др. силы, к-рые действуют на в.н. и фл., например сила Магнуса…Рассматривалось также и влияние сверхпроводимости протонов на конфигурацию магнитного поля и его затухания.Ещё изучалась связь между твёрдой корой и свертекущей серцевиной и в результате этого исследования стала ясна следущаяя картина : в neр-фазе в интервале плотностей 5х10(11)г/см(3)<po<1.6x10(14)г/см(3) свободные нейтроны будут образовывать жидкость с парами типа (1)S0.В силу вращения н.з. возникает структура из параллельных оси вращения квантовых вихревых “нитей”. Cерцевины вихревых нитей, где волновая функция конденсата обращается в ноль , могут прикрепляться к атомным ядрам в коре( пининг), либо проходят между ядрами.Максимальное значение нейтронной щели дельта=1,7МэВ. В neр-фазе при плотностях 1,6х10(14)<po<1.4x10(15),наверняка будет состоять из пар типа(3)Р2, причём опять будет образовываться система вихрей, а максимальное значение энергетической щели составит 0,15МэВ. В npe- фазе протонная жидкость становиться сверхпроводящей в интервале плотности 2,4х10(14)<po<7,8х10(14) г/см(3). Протоны спариваются в (1)S0 и представляют собой СП II-рода, где реализуется вихревая структура смешанного состояния , т.е. магнитное поле проникает внутрь в виде квантово-нитевых вихрей с Ф0= 2х10(-7)Гс, а максимальное значение щели 0,3МэВ. Нужно отметить, что всё это определялось, во-первых , несразу и разными авторами, ещё, при определённой зависимости энергетической щели от плотности вещ-ва, используются разные методы расчёта и разные потенциалы нуклонного взаимодействия, например , потенциал Райда, однопионный гаусовский потенциал, потенциал Омуры и.т.д.В коллическтвенном отношении результаты различных работ оличаются друг от друга. … Сверхтекучесть адронов:(Бор , Моттельсон и Пайнс). Можно ожидать , что внутри н.з. есть три вида сверхтекучих адронных жидкостей : <p>1) во внутренней области коры ( а там плотность 4х10(11)-2х10(14) г/см(3)) есть свободные нейтроны, они сосуществуют с ядрадрами , обогщёнными нейтронами и , скорее всего , будут сверхтекущее вещ-во с парами типа 1S(0)( т.е., нулевыми спинами). Из-за того , что н.з. будет вращаться и сверхтекучая нейтронная жидкость будет пространственно неоднородна.Там может ( будет?) образовываться совокупность параллельных оси вращения н.з. вихревые нити и каждая будет обладать квантовой циркуляцией.2)В режиме квантовой жидкости ро >2x10(14) г/см(3), где ядра будут распадаться на свободные нейтроны и протоны , сверхтекучая жидкость , скорее всего будет состоять из пар типа 2Р(3) и тут тоже будет образовываться система вихрей ( но (3)Р2 это характерно , по-всей видимости , только для нейтронов).3) Можно ожидать , что протоновая состовлющая квантовой жидкости становится проводящей из-за сильно притягательного адроно- адронного взаимодействия . Протоны вращются вместе с присутствующими там электронами( любое их раздельное вращение может привести к образованию очень сильных магнитных полей) .. ….Насчёт синглетной текучести свободных нейтронов во внутренней коре н.з., можно сказать , что нуклоны , находящиеся в атомных ядрах внутри коры , тоже могут испытывать спаривание , но гораздо более слабое.При наличии пионного и каонного конденсатов( Тацуки и Тамагаки) настолько может сильно смешать состояние нейтронов и протонов , что может возникать триплетное спаривание квазипротонов. Сверхпроводимость в ядре будет описываться теорией Г.-Л...Возможна сверхтекучесть гиперонов в гиперонизированной nре- плазме. .Электроны и мюоны , взаимодействующие посредством кулоновских сил тоже могут переходить в сверхтекущее состояние. .. Взаимодействие нормальной и сверхтекучей компанент вещ-ва во внутренней коре звезды могут объяснять сбои периода вращения н.з( глитчи) , к-рую демонстрирую некоторые пульсары .…Сверхтекучесть оказывает влияние на теплоёмкость и нейтринную светимость н.з. и влияет на её остывание .На определённом этапе оставания( 10(2)-10(5)) лет внутренняя тем-ра н.з. может сильно зависить от критических температур перехода нуклонов в сверхтекучее состояние .Эту особенность отметили , в своё время Паж и Эпплгейт, назвав это термометрами для измерения критических температур нуклонов в несимметричной ядерной материи.А вот микроскопические расчёты этих тем-р крайне сложны, потому, что нет многочастичной релятивиской квантовой теории . к-рая могла бы адеквантно описать сильные взаимодействия разных частиц разных сортов.Но критические тем-ры можно изучить астрофиз. методом , сопоставляя расчёты с тем-рой одиночных н.з.
“ Теория Ферми жидкости” (это в линках)
http://ufn.ru/ufn08/ufn08_6/Russian/r086g.pdf http://ufn.ru/ufn58/ufn58_10/Russian/r5810c.pdf http://www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1997-v28/v-28-2/pdf_obzory/v28p2_3.p df
Остывание н.з.:
Н.з. рождаются очень горячими , до 90% выделяемой при коллапсе ядра грав. энергии порядка 10(53)эрг выделяется в виде очень мощного потока нейтрино. Вначале н.з. охлаждаются главным образом , за счёт нейтринной светимости ядра , но зарегистрировать поток нейтрино можно лишь в момент , когда н.з. уже образовалась.Энергия уносится по двум каналам :1) это нейтринные потери главным образом из ядра , там протекают наиболее мощные нейтринные реакции 2) теплопроводностью через внутренние слои н.з. наружу и далее – тепловым излучением фотонов с поверхности. С математической точки зрения моделирование остывния сводится к решению уравнения диффузии тепла внутри звезды с учётом объёмных ( нейтринное излучение) и поверхностных- фотонное излучение) стоков энергии . Как правило, рассматривают одномерную диффузию вдоль радиальной координаты в сферически симметричной звезде.У Зв возраста около или больше 10(2)-10(3) лет , благодаря высокой теплопроводности внутренних слоёв формируется обширная – изотермическая внутренняя область , к-рая охватывает всё ядро и основную часть коры.В этом случае расчёты сильно упрощаются и сводятся к решению Ур. теплового баланса всй звезды : скорость уменьшения тепловой плотности энергией ( задаваемая плотной теплоёмкостью ) . Определяется фотонная и нейтринная светимость н.з.Соответственно основные элементы теории остывания включают 1) теплоёмкость н.з. 2) скорость нейтринных потерь энергии 3) зависимость фотонной светимости от тем-ры внутренней части н.з., определяемой терлопроводностью внешних слоёв.Характер остывания определяется многими параметрами звезды : Ур. состояния внутренних слоёв, сверхтекучестью нуклонов в ядре н.з., массой , магнитным полем, хим. составом поверхности и.т.д.При моделировании остывания н.з. рассчитывают кривые остывания – зависимости эффективной тем-ры поверхности звезды Тs от её возраста t.Эффективная тем-ра определяется определяет температурную фотонную светимость н.з.:Ly=4п r (2)сигма Тs(4), здесь сима-есть постоянная Стефана-Больцмана .Ну, а по ОТО светимость н.з., к-рую регистрирует удалённый наблюдатель , будет связана с локальной светимостью н.з. Ly таким соотношением: Ly( бесконечность)= Ly[1-rg/r]- rg=2GМ/с(2)- это гравитационный радиус н.з., а тем-ра, регистрируемая Земли , Тs( бесконечность) связана с локальной температурой Тs следущим соотношением: Тs( бесконечность)= Тs( бесконечность) кв. кор из 1- rg/r. При ускоренном остывании Тs падает на порядок почти за несколько лет и это приводит к уменьшению фотонной светимости почти в 10(4) раза, а при стандартном остывании в 10(2) раз.Если резумировать обощённые результаты наблюдения, то можно прийти к следущему выводу очень молодые н.з. остывают за счёт нейтринной светимости , а более старые за счёт фотонной.Более массивные н.з., во внутренней части ядер , к-рых разрешены прямые урка- процессы, остывают гораздо быстрее.Характерные времена остывания t~Т/Т` отценивается по условию теплового баланса элемента объёма вещ-ва: t~СТ/Qv, скорость нейтринных потерь энергии Qv , а С-удельная теплоёмкость .Появление сверхтекучести тоже довольно сильно влияет на остывание.С,Т, регулирует тем-ру звезды, ускоряя остывание( или наоборот, замедляя) в зависимости от параетров н.з. и заметно уменьшает разичия между ускоренным и стандартным остыванием. 1) Модифицированные урка-процессы, там в реакции принимает участие дополнительный нуклон участие в реакции дополнительной частицы снимает ограничения , к-рые накладывает закон сохранения импульса.Он похож на обычные реакции бета-распада или бета-захвата. В nре- плазме модифицированный( стандартный урка- процесс протикает может протекать по двум каналам: 1) 2n--.>n+p+e+v~e,n+p+e--.>2n+ve;
2)n+p--.>2p+e+v~e,2p+e--.>p+n+ve и это определяется, как протонная и нейтронная ветви модифицированного урка- процесса. Эти реакции возможны в ядре НЗ фактически с любыми уравнениями состояния . Именно модифицированные урка- процессы и есть основной механизм генерации нейтрино в данном случае, т.е. при стандартном остывании НЗ. Присутствие частицы-посредника необходимо для закона сохранения имульса, а вот прямой урка- процесс во внешней части ядра н.з. бывают сильно подавлены.Их запрет связан с малыми концентрациями электронов и протонов , в силу чего фермиовские импульсы n ,р и е- не удовлетворят “условию треугольника “:pFn(<)=pFe+рFp, необходимому для сохранения импульса ( а импульсы излучаемые нейтрино pv~ kвТ/с- можно не учитывать, они определяются тем-рой вещ-ва Т, а kв- это постоянная Больцмана). Скорость нейтринных потерь энергии Q(Mn)в нейтронной ветви модифицированного урка- процесса при ро~ро0 приблизительно будет равна <р>10(22)Т9(8) эрг/см(3)с, где Т9=Т/10(9) и
<р>Q(Mр) ~ Q(Mn)
2) Тормозное v излучение. Пары нейтрино и антинейтрино могут рождаться при столкновениин нуклонов из следущих реакций :2n--.>2n+v+v~,p+n---.> p+n+v+v~,2p--.>2p+v+v~. Зависимость выхода нейтрино от температуры в данных реакциях такая же , как и в модифицированных урка- процессах , но поток нормального несверхтекущего вещ-ва почти на два порядка ниже , эти процессы могут стать важными при наличии свертекучести.рождение нейтрино-антинейтринной пары возможно также при рассеянии электронов 2е--.>2e+ v+v~, в несверхтекущих средах этот процесс слабее модифицированных урка- процессов Q(NN)~10(19)T9(8), но при сверхтекущем состоянии , он становится очень важным механизмом , для остывания н.з. 3) Испускание ню при купперовском спаривании , этот процесс будет представлять собой испускание пары нейтрино-антинейтрино любого типа при переходе нуклона через щель в энергетическом спектре сверхтекучего вещества.А точнее ,данный процесс представляет собой испускание любого типа нейтрино нуклоном( нейтроном или протоном), в дисперсионном соотношении к-рого имеется энергеическая щель .: N--.>N+v+v~В отсутствие сверхтекучести подобное испускание нейтрино антинейтринной пары свободным нуклоном запрещено законами сохранения. . Скорость нейтринных потерь энергии в данном случае составит <р >Q(CP)~10(21)T9(7)F( тау) эрг/ см(3) с, здесь тау=Т/Те, Те-это температура , возникновения свертекучести , F( тау)- функция , к-рая имеет максимум F~1 при тау~0,4, а основное энерговыделение имеет место быть в интервале температур 0,2Te<T<Te и в этом диапвзоне мощность процесса может даже превзойти мощность нейтронных потерь от мод. н.п.Это и определяет важность “ куперовских” нейтрино для остывания н.з.Нейтринное излучение при куперовском спаривании протонов может оказаться много слабее из-за малости констант векторного нейтральнослабого тока с участием протонов. <p>4) Прямой урка- процесс описывался в гипероном состоянии н.з.( в одном из постов)Можно здесь просто добавить , что этот процесс становится разрешённым , когда доля протонов от полного числа барионов :хр= np/nb.B nре- вещ-ве для этого будет такое условие : <р>pFn(<)=2pFр и хе=1/9. В присутствии мюонов той же концентрации барионов nb доля протонов окажется настолько высоким , чем в nре- вещ-ве и очень снижается доля электронов., хе- становится немного выше и достигнет величины 0,148, а в случае релятивиских мюонов . В простейших случаях сверхплотного вещ-ва , к-рое состоит из свободных ферми-частиц , доля протнов невелика в любом случае хр<xe при любой плотности .Но в реалистических уравнениях это может так и не быть.( Богута-Латтимер) для многих процессов в реалистических Ур. хр несколько выше хе, в условиях где плотности намного выше ядерных . Поэтому во внутренних частях ядер довольно массивных н.з. могут быть разрешены прямые урка- процессы в случае нейтронной сверхтекучести.Более того прямой урка процесс разрешим при гипероном состоянии н.з.Ск-ть нейтронных потерь будет составлять: Q(D)~10(27)эрг/см(3)с. При <b/>T~Т(9)К-это становится на 5-6 порядков интенсивнее модиффициронного. При прямом урка- процессе в отсутствии свертекучести основной вклад вносят нуклоны с энергиями | эпсилон – мю|<kT, а при появлении сверхтекучести появляется энергетическая щель, к-рая подавляет реакция, так же сильная свертекучесть ( снижает) подавляет теплоёмкость . Сверхтекучесть нуклонов в коре и в ядре н.з. с стандартным составом nре- составом : <p>1)Синглетная сверхтекучесть нейтронов существует во внутренней коре и исчезает при плотности ро ~ро0, при к-рой эффективное притяжение между нейтронами в синглетном состоянии сменяется отталкиванием. Завсимость Теn(ро) имеет максимум при субядерной плотности . максимальное значение Теn для разных моделей плотного вещ-ва лежат в пределах 10(8-11) К 2)Триплетная сверхтекучесть нейтронов возникает в ядрах н.з. при ро>po0 благодаря эффектному притяжению нейтронов в триплетном состоянии . Зависимост Теn(ро) для разных моделей плотного вещ-ва будет варьировать в пределах 10(8-10)К 3)В ядрах н.з. имеет место быть синглетная сверхтекучесть протонов.Зависимость Теn(ро) обычно содержит максимум при сверхядерной плотности , максимальные значения Теn для разных моделей плотного вещ-ва лежат в пределах 10(8-10) К 4)Критическая температура очень чувствительна к величине отталкивательного кора в модельном потенциале нуклон-нуклонового взаимодействия . Тем-ра Те –резко растёт с ослаблением кора., т.е усилением притяжения между нуклонами. Даже небольшое дополнительное притяжение нуклонов ( например , за счёт учёта связи состояний (3)Р2 и (3)F2 при триплетном спаривании нейтронов может увеличит Те на порядки.В целом текучесть нуклоновусиливается при мягких Ур.состояния. 5) Критическая температура резко падает с уменьшением эффективной массы нуклонов в вещ-ве . Т.е., с уменьшением плотности числа состояния на поверхности ферми при очень низких эффективных массах, сверхтекучесть полностью исчезает. 6) Критическая тем-ра зависит от метода учёта многочастичных ( поляризационных ) эффектов . Так учёт поляризационных эффектов для нейтронов в коре н.з. приводит к уменьшению Теn в незколько раз. Энергетические щели и критические температуры: -Если в вырожденном ферми –газе ( жидкости) частицы с энергиями , близкими к энергии Ферми, притягиваются друг к другу , то даже при очень слабом притяжении они слипаются в пары , к-рые будуче бозонами , будут претерпевать нечто очень схожее бозе-эйнштейновской конденсации , а по- другому , обычное Ферми распределение будет неустойчивым и в энергетическом спектре системы появляется щель , ширина щели дельта(Т) будет зависить от тем-ры Т; щель максимальна и равна дельта(0) при Т=0, а при некот. критической тем-ре Тс- полностью закрывается ( и так: дельта(Тс)=0).Значение Тс~ дельта(0)/k …Ну, наличие энергетической щели приведёт к тому, что частицы не смогут рассеиваться при соударениях и поэтому их течение уже не замедляется( если оно возникло). Нейтроны с противоположными спинами в- S состоянии , когда находятся на очень близких расстояниях друг от друга , притягиваются друг к другу. Такое притяжение недостаточно сильно для образования бинейтрона, но при вырожденности ( когда достаточно плотный газ нейтронов) это приводит к образованию пар и переходу в сверхтекучее состояние , максимальная ширина щели дельта(0) порядка , или несколько меньше ядерного взаимодействия, т.е. порядка 1МэВ. Критическая тем-ра: Тс~ 10(10)дельта( МэВ)(0) ~10(10)К, эта отценка будет относиться к плотности нейтронной жидкости роn~10(14)г/см(3), это может быть пригодно для жидкости находящейся непосредственно под корой( внутренняя граница коры). А с ростом плотности , рассматриваемая щель дельта s(0) для пар в S-состоянии уменьшится из-за возрастания сил отталкивания , щель “ захлопывается”: дельта s(0)=0 при ро~роn~1.5*10(14)-2*10(14)г/см(3)( роn~1.5*10(14)г/см(3)- это плотность нейтронов в атомных ядрах, а полная плотность вядрах почти в 2- раза будет больше около 3*10(14) г/см(3)), но сверхтеучесть при дельта s(0)=0 не обязательно чтоб исчезла, потому , что при ро ~роn>1.5*10(14)г/cм(3) начинает играть роль притяжение между нейтронами в Р- состоянии ( триплетное состояние со спином 1), щель дельта р(0) будет меньше щели дельта s(0), но протонная жикость ведёт себя ( примерно, сравнимо) так же , как и нейтронная , просто плотность там на один или два порядка будет меньше . Соответсвующая щель между протонами из-за кулоновского отталкивания будет на порядок меньше , чем для нейтронной жидкости , для протонной сверхпроводитмости критическая тем-ра будет около 10(9)К. При учёте того , что Т</=Tc, можно прийти к заключению , что под к-рой ( когда ro>3-5*10(14) г/см(3) н.з. сверхтекучи ( нейтронная жидкость ) и в ядре ( протонная жидкость), впрочем нейтроны в ядре тоже могут быть сверхтекучими…Вoобщем ,в ядре н.з. интересными являются случаи спаривания нуклонов в состояниях (1)S0 или(3)Р2, сверхтекучестью (3)Р2 вn ре – вещ-ве обладают, как уже говорилось , только для нейтронов!.При её рассмотрении учитывают наличие разных проекций момента mj нуклон-нуклонной пары на ось квантования :| mj |=0,1,2.Энергетически выгодное состояние пары может быть суперпозицией различных состояний с различными mj , но это значение из-за неопределённости теории покаещё неточно.Для определения исследуемой сверхтекучести БКШ почти свобдных квазинуклонов . Типы сверхтекучести (1)S0 , (3)Р2(mj=0) и (3)Р2(| mj |=2), влияние сверхтекучести этих типов на нейтринную светимость и теплоёмкость качественно различна.Изучаемые типы сверхтекучести (1)S0 , (3)Р2(mj=0) и (3)Р2(| mj |=2) можно обозначить и так: А,В,С, а критические тем-ры будут считаться свободными параметрами, в таком случае.Возникновение свертекучести сопровождается появлением энергетической щели сигма в зависимости от энергии нуклонов и от импулься эпсилон (р). Вблизи поверхности Ферми ( |p-pF|<<pF) и получим: <p>эпсилон= мю- кв. кор. из сигма(2)+ эта(2),р<hF, эпсилон= мю+ кв. кор. из сигма(2)+ эта(2) ( Ур.1), здесь <p>эта=vF(p-pF), vF и pF- фермиевская скорость и импульс нуклонов , мю-хим потенциал и сигма<<мю. В изучаемом случае сигма(2)= дельта(2)(Т)F( тета), дельта(Т)- амплитуда определяющая зависмость щели от величины тем-ры F(v), описывает зависимость сигма от угла тета , между осью квантования и импульсом частицы р.Величины дельта и F- определяются типом сверхтекучести . Пусть сверхтекучесть, такого типа , где щель будет изотропной, т.е. сигма= дельта, будет сверхтекучестью типа А. , а анизотропная щель это будет обозначено , как тип В и С , это будет зависить от угла тета, причём при сверхтекучести типа С энергетическая щель исчезнет на полюсах ферми-сферы при любой температуре, как это обуславливается при сверхтекучести на оси квантования ,- свертекучесть не влиет на нуклоны , двигающиеся вдоль оси квантования ...Амплитуда щели дельта (Т) определяется уравнением теории БКШ :ln[ deltao/ delta(T)]=2 ^интеграл d Омега большая /п интеграл(0--- бесконечность) (dx/z)fF(тета)( Ур.2), здесь дельтао= дельта(о), d Омега большая-элемент телесного угла в направлении вектора р, f=1/(1+ехр z)- это функция распределения Ферми-Дирака , а лямда числовой коффициент..z=(эпсилон- мю)/kвТ= sign(x) s.r. f x(2)+ y(2), x= эта/kвТ и у= сигма/ kвТ (Ур.3),затем из Ур-я 2 получим значения kвТе/дельта 0,затем надо ввести следущее пременные : безразмерную амплитуду v и тау – безразмерную тем-ру : v= delta(T)/kвТ, тау=Т/Тс( Ур.4). Безразмерная аплитуда щели определяется лишь типом сверхтекучести и безразмерной температурой тау , А величина v изотропной щели , в случае С- максимальной щели на ферми –поверхности , в случаеВ- минимальной. yA=vA,yB=vB s.r.f 1+3cos teta ,у e=vс sin тета( Ур.5) из этого уравнения , как раз получают асимтотические амплитуды вблизи температуры в пределе так назывемой сильной сверхтекучести:Т<<Тс .При Т<<Тс получим : v= delta0/(kвТс тау)( ур7), затем выполняют численный расчёт v=v(тау) при промежуточных тау , затем выводят аналитические ф-лы, к-рые аппроксимируют численные результаты, можно, даже не приводя всё это здесь,сказать, что эти ф-лы и числовые результаты нужны бывают для того , чтоб рассчитать теплоёмкость и нейтронную светимость сверхтекучих ядер н.з.Надо также отметить , что при триплетной сверхтекучести | mj |=1 , представляет собой суперпозицию состояний с различными | mj |, анизотропная щель будет зависеть не только от угла тета , но и от азимутального угла ф и вектора р , но исследование такой сверхтекучести очень громоздко , кроме того фактически невыполнимо.Теплоёмкость сверхтекучих ядер н.з. ; удельная теплоёмкость равна сумме парциальных теплоёмкостей частиц каждого сорта j:C=Сумма j С j,где j npe, т.к. частицы сильно вырождены , теплоёмкости при постоянном объёме и давлении почти одинаковы между ними можно не делать различий.Парциальная теплоёмкость будет определяться ф-лой : Cj=2/(2пh)(3) интеграл рj( эпсилон j- мюj) dfj/dT(yp.7), где эпсилон j и рj- энергия импульса , мюj- химический потенциал fj- функция распределения Ферми-Дирака . В рассматриваемых условиях электроны образуют сильно вырожденный ультрарелятивиский газ.Поэтому:Се=(m*epFkв(2)T)/3h(3)~5.67Т9( эрг/см(3) К, где m*= мюе/с(2)~pFe/c( ур,8) и ne импульс Ферми и концентрация электронов no=0,161/Фм(3)- это концентрация нуклонов в атомных ядрах.При наличии мюонов в полную теплоёмкость включается парциальная теплоёмкость мюонов Смю , она аналогична Се(электронной), с той лишь ращницей, что мюоны может быть и не релятивискими . Нейтроны и протоны образуют нерелятивисткую и сильно неидеальную ферми –жидкость . Парциальная теплоёмкость нормальных нуклонов будет равна СNo= m*NpFNkв(2)T/3h(3)~1.6x10(20)(m*N/mN)( nN/n0)(1/3)Т9(эрг/см(3) К)(ур9), в ур9pFN- фермиевский импульс нуклонов , к-рый определяется их концентрацией nN ,а m*N- эффектная масса.Основной вклад в теплоёмкость вносят нуклоны с энергиями вблизи уровня Ферми|эпсилон N- мю N |< kвТ. При Тс<T в ф-ле 7 надо учесть наличие энергетической щели и в общем виде теплоёмкость нуклонов можно записать так :<p>CN=CN0R(T)( Ур.9) ,где CN0- парциальная теплоёмкость нормальных нуклонов , а фактор R – описывает изменение этой теплоёмкости , он зависит от типа сверхтекучести и от безразмерной тем-ры тау и при Т>Tс( тау>1) можно положить , что R(Т)=1. Общее выражение для фактора R получится из ф-лы 7, если ввести в неё дисперсионное соотношение ( ур1) и безразмерные переменные из ур5 и учесть ещё выражение ( Ур.9): R=3/2п(3) интегралdомега большая интеграл( 0—бесконечность)dxzT(df(z)/dT), ну ,функция Ферми-Дирака f зависит от Т, как явным образом, так и функционально….Теплоёмкость сверхтекущих ферми-ситем хорошо изучен особенно для синглетного спаривания, но для астрофизики результатов, кроме гипотетических пока нет… При понижении тем-ры ниже критической, Т(<)~Tc,теплоёмкость будет испытывать скачёк , к-рый будет вызываться выделением скрытой теплоты <b/>Q .При дальнейшем пониженииT<<Tс теплоёмкость будет сильно подавляться наличием энергетической щели ...Хотя локальная теплоёмкость каждого сорта частиц определяются конкретным уравнением состояния , относительный вклад <b/>n, <b/>р и <b/>е в полную теплоёмкость ядра н.з. не сильно зависит от Ур. остояния .Примерно ѕ полной теплоёмкости обычно приходится на долю нейтронов ,1/4-это от протонов и лишь 5% вносится электронами.Поэтому сильная свертекучесть nри незатрагивании р изменит теплоёмкость н.з. в 4 раза, а при сверхтекучести протонов полная теплоёмкость изменится только на 25%, а при сильных сверхтекучестях n выживает лишь 5% теплоёмкости нормального ядра.Ассиметрия нуклонного состава вещ-ва н.з. сильно скажется на её остывании.До работы Пажа и Эпплгейта свертекучесть не определялась, но это учитывали потому , что это неизбежно возникало в микроскопических теориях сверхплотного вещ-ва.Но в последнее время пришли к пониманию того , что С.Т. является важным фактором влияющем на стандартное и ускоренное остывание н.з..при расчетах нейтронной светимости ядра н.з. , как правило , учитывается вклад нейтринной ветви модифицированного урка- процесса.П. и Э. первыми отметили интересную особенность н.з., где в ядрах разрешены прямые урка- процессы и присутствует сверхтекучесть нуклонов , по завршению тепловой релаксации температура поверхности таких Зв. быстро падает до некот значений:Тs=Ts(Ti), отвечающей внутренней тем-ре. Ti= alfaTe и остаётся почти неизменной на всей последующей стадии . Здесь Те- критическая температура нейтронов и/или протонов в ядре , альфа~1 числовой коэффициент , тем-ра Тi- нечувствительна к прочим параметрам н.з.; н.з. быстро остывает до наступления с.т., к-рая подавляет ускорение остывания и “замораживает”( фиксирует, стабилизирует) внутреннюю тем-ру н.з. на уровне аТе. Т.о, можно изучать С.Т. ядер таких н.з., тем-ра поверхности уже известна из наблюдений.Н.з. в возрасте от 10(2)-10(5) лет , в ядре к-рой нуклоны сверхтекучи , является “термометром “этой самой сверхтекучести. Процесс испускания нейтрино при купперовском спаривании был впервые предложен в 1976 в работе (Флауэрс и др. 1976), затем вновь был исследован Воскресенским и Сенаторовым (1987), но в расчетах остывания н.з.стал учитываться только с 1997 года. В общем случае данный процесс уступает по эффективности генерации нейтрино прямым урка-процессам.Но, его учет при моделировании остывания н.з.обязателен, так как он действует в тех случаях, когда урка-процессы подавляются сверхтекучестью.Наличие сверхтекучести обусловленно притягивательной составляющей потенциала межнуклонного взаимодействия .Нейтроны могут быть сверхтекучими, как во внутренней коре, так и в ядре NS, ну , а протонная сверхтекучесть , возникает только в ядре. Теоретическое значение критических температур Теn иТеp перехода нейтронов и протонов в сверхтекучее состояние сильно будет зависить от метода учёта многочастичных взаимодействий , и , как правило, лежит в пределах Теn=10(8)-10(10)К, Теp=10(9)-10(10)К. Затухания Ландау в ядре звезды,тоже может заметно влиять на остывание молодых нейтральных звёзд , внутри к-рых завершается тепловая релаксация. Какие из перечисленных процессов действуют в конкретной NSс заданной массой и температурой зависит от свойств нейтронного вещества при плотностях, достигающихся в центрен.з.. Так диапазон масс NS и плотностей в их центрах зависит от жесткости уравнения состояния. Наибольшие массы достигаются при жестких уравнениях состояния. За возможность включения прямых урка-процессов во внутренних ядрах NSотвечает другой параметр уравнения состояния - так называемая "асимметрия". (В центрах NSc не очень высокой массой и низкими центральными н.з.плотностями прямые урка-процессы всегда запрещены, но для более массивных возможность протекания данных реакций почти не зависит от жесткости уравнения состояния…Присутствие протонной и/или нейтронной сверхтекучести и поведение их критических температур являются дополнительными параметрами задачи остывания горячей н.з.. Наличие и свойства сверхтекучести сильно зависят как от самого уравнения состояния, так и от метода учета многочастичных эффектов. Важность сверхтекучести для процессов остывания заключается в том, что ее наличие может частично или полностью подавлять урка-процессы и, таким образом, существенно изменять кривые остывания н.з., <b/>“ главными скрипками” в дальнейшем остывании н.з. при сверхтекучести будут излучение нейтрино при куперовском спаривании и тормозное излучение нейтрино . .
Откуда берётся сильное магнитное поле у н.з?(Хоть это уже наверно было, но скомканно). Здесь будет с "уором на нейтронку"
Вообще-то , ещё раз повторюсь, “ теория н.з. ” пока ещё полностью незавершенна, в ней есть много спорных моментов.Ну, один из механизмов( к-рый считается “самым принятым”) генерации магнитных полей в сверхплотных Зв. считается механизм сжатия Зв. с первоначальным сохранением первоначального магнитного потока , а сохранение магнитного потока обеспечивается “вмороженностью” магнитных силовых линий ,это вызвано очень большой проводимостью вещ-ва н.з.магнитное сжатие будет расти при изотропном сжатии обычной звезды пропорционально r(2) или ро(2/3), здесь- r –некоторый срединный радиус , а ро –это плотность зв. Отсюда для начальной поля В~1Гс при начальном значении r~3х10(10)см, можно получить поле В~10(8)Гс и ро~10(12)г/см(3), начальное поле в магнитной звезде достигает 10(4)Гс, а в нейтронной Зв это значение будет достигать до 10(12)Гс у пульсарв и до 10(14-18) Гс у магнитара.А вот масса звезды( как можно предположить) меняться не будет, т.е. , можно считать , что ро r(3)= const, но это если не учитывать динамики процесса сжатия.Т.е. этот процесс образования сильного магнитного поля , в данном случае,можно представить себе так: при сжатии вещ-ва сохраняется поток магнитного поля через выделенный контур:<р>Ф~BR(2)=const.Св-ва вмороженности существенно облегчают анализ сил со стороны магнитного поля , возникающие при смещении плазмы от первоначально равновесного состояния и значительно упрощается устойчивости равновестных состояний плазмы .Но вот в отношении сохранения топологии магнитных силовых линий при более сложных движений плазмы дела обстоят довольно сложно; при сложном движении плазмы силовые линии с различным направлением могут подходить очень близко к друг другу( почти касаться), а при дальнейшем движении плазмы силовые линии могут даже в прежней топологии и могут “ перезамкнуться”…Есть ещё и другой подход вопросу генерации магнитного поля, и этот подход основан на следущем принципе: -в нормальной звезде , когда она взрывается после превращения в нову, будет возникать неизбежная турбулетное движение вещ-ва, к-рое приводит к резкому уменьшению электрической проводимости вещ-ва сигма и это приводит к нарушению “вмороженности ” поля и ещё при взрыве SN может быть также выброшена и часть вещ-ва вместе с сопутствующим ему магнитным полем.Это приводит к уменьшению магнитного поля ( вплоть до сведения его к нулю), когда согласовываются с этим принципом ,предпологают другие механизмы генерации магнитных полей в н.з., к-рые с коллапсом не связанны, в частности ферромагнеизм нейтронов и эффекты магнитной и термо неустойчивостей, а также генерацией магнитного поля н.з. свертекучими протонными токами , этот механизм может быть обусловлен ,так же и “ эффектом увеличения” свертекучих протнов свертекучими нейтронами это приводит к возникновению магнитных поле порядка 10(12)Гс( 10(8-12) Гс-это радиотихие , молодые н.з...( Этот подход полностью пока не исключется , потому , что , несмотря на очевидные успехи в наблюдении н.з., пока ещё нельзя похвастаться тем, что о них известно всё, во первых,есть сложности, к-рые не дают ( затрудняют вернее) возможность измерить магнитное поле н.з. сразу после взрыва s.n. , и , что , хуже всего, для того , чтоб вести наблюдения ,нередко,ассиметричный взрыв может создать “кик” и образовавшая н.з. может вообще“не найтись” на месте , где будут остатки взрыва SN, из-за этого очень сложно сделать окончательный вывод о том “рождаются”ли н.з. с сильным магнитным полем, или магнитное поле н.з.образуется уже входе эволюции, хотя , большинство наиболее проработанных моделей , построены именно с опрой на первое утверждение, т.е., что “ магнитное поле формируется в результате коллапса”, но , можно было бы посчитать, что это только потому, что самые молодые н.з., из всех к-рых начинают наблюдать , уже имеют сильные магнитные поля не ниже 10(8) Гс…) Д . Ну, скорее всего, более правомерными могли бы быть, такие модели , где “эффект увеличения”( если это имеет, там место быть) не рассматривается , как механизм генерации магнитного поля , а только в качестве эффекта , оказывающего сильное влияние на эволюцию магнитного поля н.з. Ещё раз надо отметить , что роль ядра в качестве “генератора магнитного поля” пока невыяснена доконца. Чтоб несоздавать особой путаницы можно просто объяснить откуда вообще здесь могут быть магнтные поля, ну , вопервых их создают все космические объекты( даже те, к-рые в результате своего образования не обладают им ВН). Банально , но эти поля очень важны для протекания астрофизических процессов…. Из-за повсеместности магнитных полей, будет очень соблазнительна идея о едином уневерсальном механизме их генерации , ну это , например, динамо(http://ufn.ru/ufn87/ufn87_6/Russian/r876c.pdf ), как всем известно для работы динамо – механизма обязательно чтоб были движения плазмы , к-рые не обладают большой симметрией, такие движения очень часто встречаются в реальных условиях( это ещё очень верно, если учесть , что ограничения , например запрет динамо при двумерном движении, не будут играть существенную роль ), большинство решений , пригодных для сравнения с наблюдениями будут основаны на линейном приближении , где движения , создающие поле , будуче “заданными” не подвергаются влиянию поля. Такие уравнения в практике не очень хороши, потому, что линейные Ур. генерации однородны , в этом случае теория непозволяет вычеслить величину поля и даёт инкремент его наростания на начальной стадии . Отценки полей нередко получают из качественных соображений. Есть ряд объектов, для к-рых условия динамо- механизма не выполняются, но имеют большие магнитные поля. Для любого теории генерации поля очень будет не второстепене вопрос об устойчивости ( неустойчивости подаляют гораздо быстрее, чем омическая диссипация, в качестве примера можно привести тороидное поле , это яв-ся азимутальным и оно создаётся полоидальным током [ лапласиан,Вt]=( 4п/с)jp…, а кода ток течёт не вдоль силовых линий полоидального поля Bp, то появляется сила~[jpBp]/c,а возникающие при этом течения приведут к такой ситуации jp=kBp, происходит исчезновение компанеты ( Вр лапласиан) k=0. Ток jp может долго не затухать , где он течёт вдоль тех силовых линий , к-рые целиком лежат в области высокой проводимости, т.е. не выходят в поверхностные слои Зв.). Существуют и другие механизмы генерации КМП, это , например ,термотоки , эффект Толмена и.т.д., но сложность может заключаться в том , что время , к-рое необходимо в этих случаях для достижения наблюдаемых величин поля превысит время жизни объекта. Эти механизмы должны будут рассматриваться как источник “ затравочного поля” … Закон Ома в движущейся незамагниченной плазме можно например записать так: j= sigma{E+ ( лапласиан мюе/е)+[( v/c),B- эта лапласиан Т-[j,B]/ecNe}( Ур.1),j- ток , сигма – это проводимость ,Е= лапласиан ф+(А/с)- это есть электрическое поле , v- скорость плазмы , Ne- концентрация электронов ,мю е- хим потенциал электронов , эта- термоэлектрический коэффициент ,лапласиан мюе=( лапласиан Ре/ Ne)- se лапласиан Т, там Ре- это давление электронов , а se-энтропия на один электрон ,В= mН- магнитная индукция, если принимать( а это можно смело считать , что так), m( проницаемость магнитной плазмы=1),величину В- можно ( и так всегда делают) называют магнитным полем. Из Ур.1 и Ур. Мкксвелла получают : дельта В/ дельта t=[лапласиан,[vB]]+(c(2)/4п)[ лапласиан,(1/sigma[лапласиан,B)]-[ лапласиан, [j,B]/ecNe]- c[ лаплпласиан эта, лаплпласианТ] (Ур.2) и первый член поля будет описывать изменение поля при движении среды ( динамо- теория на этом основана), второй омическое затухание поля , а третий член связан с эффектом Холла. В поверхностных не полностью ионизованных слоях звезды роль столкновения электронов друг с другом гораздо меньше , нежели чем, с ионами и атомами…. Не вдаваясь в подробности , скажу, что в данном случае возникает эффект , к-рый называют “ батарейным”, это когда градиент электронной концентрации не параллелен градиенту давления электронов( примером может служить эффект Бирмана , это частный случай, когда есть несовпадение изотерм и изобар в дифференциально вращающихся Зв.)…но это была . как бы вводная часть , чтоб никого не мучать , перейдём к нашим н.з..Н.з. можно рассматривать , в данном случае , как примеример систем , у к-рых магнитное поле сохраняется и усиливается в процессе их формирования .… Возраст н.з. , образовашийся в результате взрыва NS, к-рый получался из наблюдения за оболочками SN( нейтронизация вызывется так же вследствии взрыва SN, начиная со стадии горения углерода основным излучением Зв. становится нейтринное .Именно с испусканием нейтрино связанно дальнейшее горение и сжатие звезды, ну и поэтому, во первых , оболочки, оставшиеся после взрыва, могут экранировать поле молодой н.з., во вторых , например , превращение в н.з.,Зв, бывшей красным гигантом, сопровождается дополнительным образованием нейтрино за счёт двух процессов. Первый; это процесс известный в ядерной физике , как процесс фоторасщепление атомных ядер- распад тяжёлого ядра на более лёгкие с образованием нейтронов и поглощением энергии , а нейтроны, в свою очередь,тоже распадаются….Кроме того, дополнительным источником нейтрино(и антинейтрино) в момент коллапса становиться завхват электрона протонами или тяжёлыми ядрами, ещё надо учесть , что не все нейтрино, выходят из коллапсирующей Зв. , часть их , как бы “запирается ” внутри неё(“нейтриносфера”). Образование“нейтриносферы” есть очень сложный процесс, с физ. точки зрения и требует очень тщательного комют. моделирования…. ) , может оказаться много старше( во всяком случае по тем наблюдениям , к-рые делались в конце 20 века ), чем по оценкам замедления вращения , к-рое обычно связывают с магнитодипольным излучением Зв. И подобные факты, как раз будут оправдывать поиски механизмов генерации поля на той стадии , когда н.з. уже родилась, но хоть такие модели и строятся , доконца их механизмы ещё не считаются полностью проработанными( они вызывают вопросы, страдают не соответствиями ко многим другим проверенным и укреплённым, в том числе набл. фактам, но это ещё не полностью значит , что всё это полностью можно “отмести” вследствии их несостоятельности).вообщем , мне было достаточно придерживаться и “ классики”(?).Ну, “ классикой” можно назвать , ту гипотезу, по к-рой магнитное поле н.з. связано с мощным полем звезды-прародителя, она активно и постоянно обсуждается во многих работах и очень популярна на сегодняшний день,даже неглядя на то, что она имеет ряд явно выраженных недостатков ( arxiv:0803.2691 ), ещё она лучше проработана , чем остальные.В пользу “классики”,также можно предоставить факт , того, что время достижения генерации магнитного поля наблюдаемой величины , может превысить время жизни наблюдаемого объекта, когда строят математические модели где основными причинами образования сильных магнитных полей являются др. механизмы генерациии …. Но вот и в отношении индукционного механизма генерации магнитного поля в ТДС надо сказать хотя бы несколько слов. Суть этого механизма будет заключаться в следущем , если одна из Зв. копаньонов имеет хотя бы слабое затравочное поле , то вращаясь вокруг своей оси и по орбите она обязательно будет индуцировать ток в соседней Зв., а он в свою очередь будет индуцировать ток в соседней звезде , к-рое складывается с первоначальным и усиливает его ( это чем-то будет похоже на динамо Герценберга, т.е. , это тот случай , где была рассмотрена модель из двух проводящих шаров , вращающихся с одинаковой угловой скоростью вокруг параллельных осей в покоящейся проводящей среде)
Всё таки постить легче, чем инфу искать;-))
Здесь тоже с упором "на нейтронку"(ну ссылки я потом дам) НАБЛЮДЕНИЯ Н.з.:НАБЛЮДЕНИЯ Н.з.:
Н.з. находить очень сложно, до недавнего времени н.з. , открытые по рентгеновским наблюдениям, входили в ТДС остальные н.з. обнаруживались по наблюдениям в других диапазонах (удалось зафиксировать рентгеновское излучение от нескольких радиопульсаров, а также от объекта Геминга, открытого по гамма-наблюдениям). Но н.з. могут существовать не только в ТДС. Надо отметить , что иногда н.з. могут образовываться врезультате “ тихого еоллапса” или в следствии распада ТДС. Ну, например( последний случай) , вследствии вспышки SN взрывается более массивная звезда, и в момент взрыва она теряет более половины суммарной массы всей системы (при круговой орбите), то такая система распадается, и получается две одиночных звезды и одна из них . , та что осталась после вспышки сверхновой, - нейтронная. Во-вторых, изолированная нейтронная звезда может образоваться и в результате "естественной смерти" - взрыва сверхновой - изначально одиночной массивной звезды.Одиночную н.з. найти бывает очень сложно .”Увидеть ” одиночнарную н.з. на большом расстоянии можно практически только на двух стадиях ее эволюции. Наиболее известна так называемая стадия эжекции, когда, говоря упрощенно, излучение быстро вращающейся нейтронной звезды (электромагнитное излучение или ветер релятивистских частиц) не позволяет веществу падать на ее поверхность, это радиопульсар( так”это” классифицируется), но одна из сложностей не при всяком расположении пульсара относительно Земли можно это зафиксировать . Пульсар излучает несимметрично, т.е луч “проскальзывает”( вернее может проскользнуть) мимо Земли и наблюдателя. С магнетарами немного проще ; если молодая н.з. обладает экстремально сильным магнитным полем, то такой объект, "магнетар", может быть обнаружен по мягким гамма-всплескам. Гораздо заманчивее увидеть одиночную нейтронную звезду на стадии аккреции,к-рая может занимать значительную часть ее эволюции, если звезда не движется с очень большой скоростью...Основновной задачей при наблюдении за н.з. можно выделить исследование переменности ( определение и мониторинг производной периода вращения ), независимое определение магнитного поля и возраста ( чаще всего бз использования данных о замедлении), исследуют ассоциации н.з. с остатками взрыва SN 1)В рентгнтовском диапазоне ( например с помощью Чандры), так находят одиночные н.з. 2)Наблюдение в радио диапазонное( так находят все типы н.з.)
3)Наблюдение в инфракрасном диапазоне, находят н.з. в ТДС, а также можно рассматреть наличие аккреционных дисков .( например так находят аномальные рентгентовские пульсары . 4) Наблюдение в оптическом диапазоне ,регистрация теплового излучения н.з., поиск слабых компаньонов и аккреционных дисков. 5)Нейтринная астмтрономия ( определение возраста н.з.) Наиболее интересны результаты наблюдений в рентгентовском диапазоне.Дело в том, что рентгентовские наблюдения доплеровского периода н.з. вместе с оптическими наблюдениями звезды компаньёна в двойной системе дают инф. о массе н.з.( это раз), второе , исследование спектра, могут принести данные о напряжённости магнитного поля вблизи звёздной поверхности, а вековые изменения периода дают инф. о магнитном моменте,массе и радиусе н.з.Ещё , ценную инф. можно получить , к-рая будет касаться структуры н.з. , можно получить из исследования нерегулярно быстрых изменений периодов, наблюдаемых у всех пульсирующих н.з., особенно для тех, где вариации преиода были детально исследованы.Ещё , когда наблюдаются барстеры, там пологают, что всплески вызываются термоядерными реакциями в вещ-ве, свежеаккрецированном на поверхность н.з.Минимальный радиус н.з. можно определить по форме рентгентовского всплеска на“хвосте” этих всплесков.Так же проводятся наблюдения , дающие возможность оценить верхние пределы тем-ры поверхности н.з. известного возраста.Механизмы генерации рентгеновского излучения( или , что именно помогает регистрировать , в данном случае,н.з): а) При торможении (изменении скорости) свободных электронов в результате их близкого пролета от заряженных ядер генерируется широкий спектр эл.-магн. излучения с энергией фотонов вплоть до исходной энергии электрона,этот механизм явл. одним из главных источников генерации жестких фотонов в УФ- и рентген. областях (вплоть до энергии 0,1 МэВ), а также важнейшим механизмом потерь энергии электронами. в) Рентген. фотоны могут возникать при движении быстрых электрнов в магн. поле. с) При рассеянии фотонов малых энергий (видимого, радио- или ИК-диапазонов) на релятивистских электронах часть энергии электрона передается фотону, в резцльтате чего могут возникать фотоны рентген. диапазона d) Линейчатое РИ возникает при переходах электронов тяжелых атомов или ионов на нижние уровни энергии. Детекторами РИ служат приборы двух типов: для фотонов с e<20-30 кэВ - детекторы, работающие с использованием фотоэффекта в газе или с поверхности твердого тела; для фотонов с e от 30 кэВ до 10 МэВ - сцинтилляционные детекторы. Приборы первого типа явл. пропорциональными газонаполненными счетчиками, амплитуда импульса на выходе к-рых пропорциональна (в нек-ром диапазоне длин волн) энергии падающего фотона. Эффективность такого детектора (отношение числа зарегистрированных фотонов к общему их числу) определяется сечением поглощения (фотоионизации) газанаполнителя и коэфф. пропускания окна счетчика. Пропорциональные счетчики наполняют обычно инертным газом (Ar, Xe) при давлении ок. 1 атм, а в качестве электроотрицат. газа, роль к-рого состоит в прекращении разяда, используют метан или углекислый газ (в количестве <10%). В режиме пропорциональности усиление в счетчике ~103-104. С 1970 г. в разных странах было запущено неск. специальзированных ИСЗ с рентген. телескопами. Источники РИ делятся на два типа:1) галактические 2) метагалактические . Среди галактич. источников РИ, имеющих оптическое отождествление, весьма многочисленным классом являются остатки вспышек сверхновых звезд. Среди остатков сверхновых наиболее изучены Крабовидная туманность. РИ остатков состоит из излучения звездного остатка (это излучение наблюдается невсегда), синхротронного излучения в магн. поле релятивистских электронов, генерируемых центральным источником, и теплового излучения межзвездного газа, нагретого и уплотненного ударной волной взрыва сверхновой. Роль каждого из трех механизмов существенно определяется возрастом остатка. У Крабовидной туманности доминирует синхротронное излучение, простирающееся в оптич. диапазон и радиодиапазон, а также излучение пульсара, вращающегося с периодом 0,03 с.Профиль импульса пульсара в рентген. диапазоне в первом приближении соответствует оптич. кривой блеска. С ростом энергии фотонов. относительная доля излучения пульсара возрастает от 1% при hv~1кэВ кэВ ,при hv~100кэВ до 15% и до 30% если hv~300кэВ.…Для понимания ключевого вопроса параметров н.з. важным объектом исследования являются остатки вспышек с.н.. Начиная с 2001 года было открыто нескольколько компактных объектов в остатках с.н.( по всей видимости это молодые н.з.). Важным наблюдательным фактом, при интерпритации природы источников, будет являться наличие периода периодичности и переменность рентгентовского потока.Труднее всего бывает интерперетировать радиотихие источники.Ренгентовская астрономия дала большую возможность для наблюдения н.з.( наблюдение на с помощью спутника Чандра , например). Радиопульсары , к-рые находят в остатках с.н., являются( считаются?) самыми молодыми из своего класса. Немного истории(?)Предыстория такая:- вначале был Uhuru("свобода"- на суахили ), эксперементы , проводимые в середине 60-х на ракетах и воздушных шарах позволили астрофизикам из США и Англии выявить более 30 источников рентгеновского излучения, поэтому NASA и создало этот спутник, это было очень целесообразно, ушёл в космос Uhuru 12 декабря 1970 года с установленной вблизи берегов Кении платформы ( день независимости , как раз Кении), Uhuru проработал около двух с половиной лет, и отправленная с него информация стала источником многих открытий. Этот аппарат зарегистрировал более 300 рентгеновских источников, как галактического, так и внегалактического происхождения, в том числе и объект, к-рый и стал первым претендентом на роль ВН( это созведие Лебедя), а так же с помощью Uhuru была составлена первая карта неба в рентгеновском диапазоне спектра,ещё , а “ предтечей нашего мессии” можно посчитать OSOIII ( он был запущен в 1968г), но только если не считать конечно Explorer XI, но там удалось зафиксировать только несколько гамма- фотонов, правда , дело происходило 61г, поэтому и это было удачей), ещё был американский же аппарат SAS-2- он проработал только 7 месяцев (72-73гг) и зафиксировал около 8000 у- фотонов …А так же вначале 70-х г в NASA был направлен проект большого рентгеновского телескопа с 10 зеркалами диаметром до 105см, но при создании этого телескопа из скряжестости Вашингтона( а такое коснулось и проектов шаттлов) , этот аппарат обходился только 8- зеркалами( впрочем хоть 2-зеркала положенных по проекту были бы не лишнми это и с 8- зеркалами было неплохой абсерваторией), это у нас сначало называлось HEAO-2 (High Energy Astronomy Observatory-2), затем после запуска стало “Эйнштейном”, обсерватория пробыла в рабочем состоянии около 11-лет , в сущности именно эту абсерваторию и принято считать “первым рентгеновским телескопом”. "Эйнштейн" имел разрешающую способность порядка пяти угловых секунд и регистрировал рентгеновские кванты в диапазоне 200 эВ – 20 кэВ. Излучение фокусировалось при косом падении на зеркало, составленное из гиперболоидов и параболоидов. Сфокусированное ими излучение в большинстве наблюдений направлялось на изображающий пропорциональный счетчик (IPC), имевший проволочную сетку. Попавший в счетчик рентгеновский квант рождал облако электронов, мощность и положение к-рых определялись по току в сетке.Был на аппарате и другой детектор изображений, ещё спектрометры, а самое главное, IPC, высокая чувствительность кот. сделала “Эйнштейна” весьма полезным прибором. Обсерватория исследовала структуру обнаруженных до его создания и запуска скоплений галактик и остатков сверхновых, а также открыл значительно более слабые рентгеновские источники, например, обычные звезды( этот аппарат “ подарил” за период своей работы нам более 4000 изображений источников, именно благодаря этому прибору р.а. стала зрелой наукой. Именно на этом спутнике впервые была применена рентгеновская оптика для мягкого рентгена. Годом рождения у- астронмии( по крайней мере опираясь на диапазоне энергий энергии у- квантов Еу~30 МэВ-5000МэВ) можно считать 1972. . .1980-90-е годы прошлого столетия Россия-СССР, Япония и Европа- отправляли в космос много спутников и телескопов - "Хакуесе", "Гинга", "ROSAT", ASCA, из них , пожалуй ,самым мощным можно посчитать "ROSAT", там были зеркала 80 см, он действовал 1990–2000 гг …Но астрономии ХХI- века был необходим инструмент, обладающий куда более широкими возможностями. Вначале эту абсерваторию назвали AXAF (Advanced X-Ray Astrophysics Facility), там был задуман телескоп с 12-зеркалами диаметром больше эйнштейновских :120см и способный регистрировать приблизительно в 100 раз менее яркие рентгеновские источники, чем “Э.”. Но опять пришлось ограничится только 8-зеркалами( да и сам проект был на грани срыва!), но спасло этот проект то, что ограничились меньшим числом зеркал и меньшим числом , чем это было изначально задумано по – проекту числом приборов. В конце 90(96-97гг) оптическая система телескопа была смонтирована и отправлена для проверки в Центр космических полетов имени Маршалла. Калибровка и испытания длились полгода и подтвердили, что зеркала и регистрирующая аппаратура сделаны безупречно и все модули полностью готовы к сборке( очень приятно отметиь, что качество изготовления зеркал этого телескопа до сих пор остается непревзойденной, – ошибка полировки не превышает нескольких размеров атомов, а точность позиционирования общей трехметровой сборки пластин , к-рые покрывает иридий составляет около 1 мкм!). Доставка прибора на мыс Канаверал состоялась в 1999г, это есть самый большой спутник , к-рый когда либо был выведен на орбиту шаттлом… 2)Наблюдение в радио диапазонное: Осн. механизм радиоизлучения в линиях связан с переходами между уровнями энергии атомов и молекул. Регистрируемое на некоторой частоте ню радиоизлучение космич. объекта выражают в т.н. ед. спектральной плотности потока F ню[Вт/(м2 Гц)]. Построение и исследование непрерывных спектров радиоизлучения требует измерений F ню на многих частотах…. Другой, более сложной, задачей Р. явл. исследование структуры радиоисточников. Если ширина диаграммы направленности радиотелескопа больше угловых размеров источника, она решается с помощью сложных многоантенных радиоинтерферометров. Разрешение деталей структуры размером от секунды до неск. десятков секунд дуги осуществляется системами апертурного синтеза…Помимо спектров излучения и структуры радиоисточников исследуются также поляризация излучения, распределение поляризов. излучения по видимой структуре источников и это помогает получать данные о структуре магн. полей, а также (на основе Фарадея эффекта) о св-вах среды (напр., о плотности плазмы как в области формирования излучения, так и на пути его распространения). адиоизлучение многих космич. объектов переменно с различными характерными временами. Разнообразны, напр., явления переменности радиоизлучения, например , пульсаров. Ещё именно метод радиоастрономии помог в 67 г. открыть галактич. радиоисточники с импульсным характером излучения - пульсары. Детальные исследования особенностей радиоизлучения пульсаров, наряду с развитием теоретич. представлений об этих объектах, позволили надежно установить, что они представляют собой быстровращающиеся н. з. Была установлена связь пульсаров с остатками взрывов сверхновых звезд. 3) Оптическая астраномия: Эл.-магн. излучение звёзд и межзвёздного газа генерируется гл. обр. за счёт энергии теплового движения ионов и электронов и наз. тепловым излучением. Различают неск. типов энергетич. переходов частиц, порождающих тепловое излучение: 1) свободно-свободные переходы электрона в электрич. поле иона; электрон, испустивший (поглотивший) фотон, остаётся свободным; спектр излучения в этом случае непрерывный, он характерен для сильно ионизованного газа при высокой темп-ре; 2) свободно-связанные переходы при рекомбинации свободного электрона с ионом; они дают непрерывный спектр излучения с длиной волны короче предела спектральной серии; 3) связанно-связанные переходы электрона в атоме с одного уровня энергии на другой с испусканием или поглощением фотона, они порождают излучение или поглощение в спектральных линиях. Наличие спектр. линий в оптич. излучении небесных объектов даёт обширную информацию об их физ. характеристиках: темп-ре, хим. составе, плотности, скорости движения вещества и др. Излучение нек-рых объектов в оптич. диапазоне носит нетепловой характер…. Это прежде всего синхротронное излучение, характерное для квазаров, активных ядер галактик, пульсаров и туманностей, образовавшихся в результате взрыва сверхновых звёзд. Ну нас , как раз должно интересовать “ нетепловое излучение”, а это характеризуется так: излучение, генерация к-рого происходит в неравновесных условиях. Можно различать три основных типа Н. и. Первый тип - это излучение, испускаемое при свободно-свободных, связанно-свободных и связанно-связанных переходах (взаимодействие излучения с веществом) в условиях, когда вещество не находится в локальном термодинамическом равновесии. В равновесных условиях эти же процессы генерируют тепловое излучение. Излучающее вещество всегда оказывается в неравновесном состоянии (и генерирует Н. и.), если время его термализации (время достижения равновесного распределения частиц по энергиям) превышает время потерь энергии на излучение. Излучательная способность неравновесной плазмы отличается от величины, определяемой законом Кирхгофа. Спектр Н. и. даже оптически толстого слоя не может быть чернотельным. Однако сам факт отличия спектра от планковского ещё не указывает однозначно на нетепловую природу излучения…Н. и. второго типа генерируется процессами, к-рые происходят только в неравновесных условиях. Оно обычно связано с неустойчивостями и коллективными процессами в плазме ( неустойчивости плазмы, плазменная турбулентность). Яркостная температура этого излучения может быть очень велика. С плазменными неустойчивостями связывают излучение пульсаров. Оценка его яркостной темп-ры лежит в пределах 1023-1031 К. Н. и. третьего типа генерируется при движении релятивистских заряженных частиц во внешних полях. К этому типу относятся синхротронное излучение, изгибное излучение, сюда же следует отнести разные типы переходного излучения. Спектр излучения этого типа определяется распределением релятивистских частиц по энергиям. 4) ИК: В ИК-область спектра попадает максимум интенсивности теплового излучения относительно холодных объектов с темп-рой от 2-3 тыс. К до 3 К….( это по-линкам, потом)5) Нейтринная астрономия( нейтринная астрофизика , нейтринная астрономия и «DUMAND (Deep Underwater Muon and Neutrino Detector)»в линках, тоже потом будет, а пока:Ну историю изучения нейтрино мне приходилось обсуждать это в 30-х годах Паули предложил существование этой частицы в качестве гипотезы для объяснения некот. кол-ва энергии , “ исчезающего” при радиоактивном распаде ядер, т.е. предположение господина Паули звучало приблизительно так :” исчезающая энергия уносится явно ненаблюдаемой нами частицей”( Сам Паули , разумеется, не верил в возможность быстрого обнаружения этой частицы. По гипотезе автора Ео( “масса покоя”)этой частицы не должна была отличаться от массы покоя фотона( теперь известно, что это не так) и ещё частица , имеет черезвычайно малую эффективность взаимодействия с вещ-вом). Ну а название этой “ ненаблюдаемой нами частицы” несколько позднее дал Ферми, это именно он назвал это “нейтрино “, а точнее определил это так “ маленькая нейтральная”;-)) .В процессе деления изотопа U -235,образуется два осколка ядра, к-рые рождают довольно энергичные нейтрино с энергией в несколькольео МэВ.Результат, при взрыве атомной водородной бомбы происходит образование огромного потока нейтрино. Вообщем, вначале этим фактом , для “поимки ” нейтрино хотели воспользоваться после 1945г ,но “ мирная охота”, всё таки оказалась предпочтительней во всех отношениях;в 1956 г частица была поймана( детектирована) Райнесом( , как раз и детектировал нейтрино при взрыве бомбы) и Коуэном, от ядерного реактора. Расчёты приводят к величине потока нейтрино более 10(19) частиц,для реактора мощностью около 500 Мегават. Ну, была установлена вблизи реактора детектор-мишень-400 литров жидкого хлористого кадмия ,где должны были происходить реакции взаимодействия протонов и нейтрино ( проект “Полтергейтс”). Ну и был ещё предложен метод Понтекорво(47г), захват нейтрино частицами изотопа хлор-37, с образованием аргона-37.Но…, результат Р. Дэвиса, когда он использовал эту методу был отрицательным..Собственно говоря, это можно посчитать , первым указанием , на тот факт, что нейтрино должно быть разным….И это …, действительно было сделано( позже) Ву Дзянсьюн, она показала, что в реакции с нейтрино нарушается зеркальная симметрия…Об осцилляции нейтрино , говорилось впервые в работах Понтекорво( 1957г) , ну и разумеется особого интереса это не вызвало. В 1979г Вайнберг,Глэшоу и Салам- были удостоены Н. п,,за создание единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий…. Ну теперь известно , что нейтрино входит в , скажем так , в состав семейства частиц , именуемых лептонами, размер этих частиц довольно таки мал (т.е.стабильные нейтральные лептоны с полуцелым спином, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Нейтрино малой энергии чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом: так нейтрино с энергией порядка 3-10 МэВ имеют в воде длину свободного пробега ~ 1018 м).Нейтрино участвуют только в электрослабых взаимодействиях… Нейтрино , образуемые с пом. ускорителей элементарных частиц использовали для зондирования других элементарных массивных частиц,- адронов. Хоть нейтринные микроскоы оставляют далеко позди нейтринные телескопы, последние всё ж таки довольно хорошо себя зарекомендовали. Телескопы для нейтрино низких энергий могут зарегестрировать нейтрино от SN,за несколько секунд , буквально , до взрыва будет освобождаться больше энергии , чем за всё жизнь Зв. и большая часть энергии уносится нейтрино , для них характерна энергия порядка 15*10(6)эВ , деткторы с массой в несколько тон , может регистрировать нейтрино , от взрыва SN , к-рый происходит , ну например, на др. стороне галактики.Для наблюдения такой ожидаемой SN- создано несколько телескопов для детектировании нейтрино низких энергий . Не вдаваясь детально в подробности, всё ж необходимо припомнить , что в нашем случае интерсны будут нейтрино именно высоких энергий , к-рые превышают 10(11)эВ, например сцинциляционный телескоп , на нём ведуться самые разные исследования в области астрофизики и физики элементарных частиц, в том, числе и поиски нейтрино от галактических объектов. Когда Зв. находится в спокойном состоянии,энергия уносимая нейтрино из них будет составлять только 2% от всей излучаемой её энергией , но это бывает невсегда, нередко нейтрино играет ведущую роль в перестройке небесных тел,этот процесс длится недолго…..Одним из механизмов утечки энергии с помощью нейтринного излучения был придуман Гаммовым и Шенбергом именно от этих господ,этот процесс получил своё “имя” : URCA-, это с ассоциировалось у них, после игры в казино де-УРКА в Рио-де Жанейро, ну в любом казино , деньги меняются на жетоны, а потом “весело и безастенчиво” показывают нос ,хоть дворнику, хоть профессору, хоть гусару ,хоть священику, ну и от физиков, тогда, они тоже удрали незадумываясь…, как и всякая аналогия,эта не будет , так уж и полностью совпадать, с тем процессом , к к-рому она прирастаят, просто некоторые схожести( иногда даже чем-то и в большей степени)…Рассматривались и многие другие механизмы охлаждения ядер….Вспышки SN в нашей галактике , разумеется не есть , такое уж редкое явление.., но коллапсы, не сопровождающиеся взрывом происходят значительно чаще и регистрация нейтрино во время коллапса очень даже достижимая задача.Для уменьшения фона установку можно расположить глубоко под землёй, учитывая факт , что продолжительность нейтринных сигналов составляет только несколько десятков секунд и регестрировать нейтрино одновременно несколькими детекторами , расположенными в нескольких местах.Нейтрино рождается в недрах Зв., где при огромных давлениях идут термоядерные реакции “горения” водрода и гелия ,ну , как пример , можно привести , т.н., водородный цикл: 1)Два протона превращается в ядро тяжёлого изотопа водорода дейтон 2) Протон и дейтон образовывают атом гелия-3
3)И наконец два ядра Не-3 сливаются и превращаются в Не-4 и два протона Мягкий спектр- отсюда очень малая вероятность взаимодействия с вещ-вом,даже по нейтринным меркам , и невозможность использовать большинство обратных реакций из-за нечувствительности к сол. нейтрино( напр.), высокий энергетический порог ,это те сложности , к-рые здесь будут возникать.А при этом, нейтрино единственная частица, для к-рой Зв. вещ-во прозрачно …Что можно напостить , про первые пойманные астрофизиками нейтрино ?Ну , то, что первые исследования проводились практически одновременно в двух глубоких шахтах Южной Африки и Индии и результат был получен в 1968 г, было зарегистрировано около 40-нейтринных событий…..Прямые опыты проводились с разными типами детекторов, с камерами Вильсона , фотоэмульсиями , искровой камерой , сцинциляционными и полупроводниковыми счётчиками (основной частью полупроводникового счётчика является , что при р-n переходе по являются свободные заряды,в отсутствии ионизурующего излучения течёт только малый электрический ток .Тем меньший, чем сопротивление проводника, к-рый зависит от чистоты материала из к-рого проводник изготовлен…, достоинство,это возможность определить энергию, потерянную частицей в области –n-p-перехода, т.е., хорошее энергетическое разрешение, а недостаток, это очень малое кол-во вещ-ва в чувствительном объёме )…Черенковский счётчик, это детектор действие , к-рого основано на излучении Ч-В ,это излучение преобразуется в электрический сигнал с пом. фотоумножителя….Ещё можно в качестве примера привести способ применения глубоководного детектора ….. Ну, немного можно так сказать об этом. Слабость взаимодействия с вещ-вом , к-рая даёт нейтрино возможность проникать на большие расстояния , создаёт довольно большие трудности при детектировании нейтрино .Большинство нейтрино может проходить спокойно сквозь нашу Землю не оставив никакого следа. Нейтрино детектируется аппаратурой , содержащей массивные элементы и надёжно заэкранированное от фона, обусловленного другими частицами, чем массивней детектор, тем больше вероятность взаимодействия одного из нуклонов с нейтрино. , например DUMAND(Deep Underwater Muon and Neutrino)- это глубоководный детектор мюонов и нейтрино - глубоководный детектор мюонов и нейтрино, там было предложено поместить систему приёмников света над ложем океана на глубине 5км и сама морская вода как бы становится детектирующей средой, взаимодействие нейтрино с какой-либо частицей в атоме воды вызывает каскад электрически заряженных частиц и вспышку света , к-рую детектируют приёмники, так же слой морской воды экранирует приёмники от взаимодействия с другими часицами высокой энергией , проникающими сквозь атмосферу ( ВЭЧ). Ещё есть способы поиска н.з. с помощью микролинзирования(это помогает находить не только активные одиночные нейтронки , но и нейтронки “ мёртвые”) ССЫЛКИ ПОТОМ БУДУТ
http://chandra.harvard.edu/ http://xmm.sonoma.edu/ http://www.emph.com.ua/10/pdf/stepanovsky2.pdf http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9608_076.pdf http://galspace.spb.ru/indvop.file/23.html http://www.astronet.ru/db/msg/1188291 http://ufn.ru/ufn89/ufn89_5/Russian/r895g.pdf http://ufn.ru/ufn77/ufn77_5/Russian/r775a.pdf
Финиш. Генерация плазмы в СМП
Генерация плазмы:- эффективное рождение частиц начинается при значениях сильного магнитного поля : Вс= (m(2) с(2))/eh ~4.4х10(13) Гс.И здесь m и е- масса и заряд электрона , h- постоянная Планка , а с-скорость света.. в таком магнитном поле расстояние между соседними уравнями Ландау равно энергии покоя электрона h w( омега малая)= mc(2) и в таком электрическом поле вакуум делается неустойчивым, в нём начинают рождаться электроно-позитронные пары. Вероятность однофотонного рождения электроно-позитронной пары в магнитном поле будет равен : w=bBsin beta exp(-8/(3Bk sin beta) B<1, где угол бета –есть угол между волновым вектором фотона и магнитным полем , к- величина волнового вектора фотона в единицах обратной комтоновской длины волны электрона , велечина магнитного поля берётся в единицах критического магнитного поля , b- константа . Рождение электронопозитронной пары начинается с порогового значения ksin бета>2 предположений) “возможно?” задействовано тепловое излучение с поверхности Зв.. В сильном магн. п. , где B>1 вероятность рождения электроно-позитронной пары выше , нежели , чем в низком. Но , видно, что при низком значении магнитного поля , к-рые свойственны радиопульсарам, а иногда и “тихим” н.з. уже рождаются электронно-позитронные пары.Есть н.з., к-рые образуют целый класс , немногочисленный но активный, они дают яркие вспышки в рентгент и гамма-диапазонах и у них магнитное поле выше , чем у радиопульсаров Магнитары были введены в астрофизику теоретически, но иначе, чем нейтронные звезды. В конце 1970-х годов были обнаружены новые астрономические явления — мягкие повторяющиеся гамма-всплески и аномальные источники рентгеновских лучей, получившие названия аномальных рентгеновских пульсаров. Из нескольких теоретических моделей, предложенных для объяснения этих явлений, “выжила” только одна — магнитарная (Томпсона и Дункана). Магнитное поле на поверхности магнитара оказывается столь большим, что“сдавливаются” не только электромагнитные волны. Радикально сдавливаются и атомы. Конечно, внутри любой звезды (а нейтронной — в особенности) атомов как таковых нет: давление внутри звезды так велико, что электронные оболочки соседних атомов сцепляются, и происходит своеобразное “ обобществление ” электронов. В земных условиях похожее происходит в полностью ионизованной плазме. Не будет большим преувеличением считать ядро звезды одним большим атомом. Но на ее поверхности атомы могут существовать отдельно друг от друга. Сильное магнитное поле сжимает их до такой степени, что сферически симметричный при нормальных условиях атом вытягивается в сотни раз и становится похож на полимер. Эти квази-полимерные нити переплетаются друг с другом, образуя нечто вроде ковра, укрывающего поверхность магнитара.. По одной из версий именно разрывы этого “ковра” приводит к мощным выбросам гамма-излучения, заставляющим “зашкаливать” все орбитальные счетчики гамма-квантов. Для магнитаров( В~10(14)-10(16) Гс) характерно более медленное вращение Р~5-10c и тормозятся они значительно быстрее dP/dt~10(-10)-10(-20)1/c. Их энергия обуславливается не вращением , а магнитным полем.Поток рентгеновского излучения от такой звезды составит W~10(36)эрг/с и это значительно превышает , теряемую звездой энергию I омега большаяd омега большая/dt, энергия запасённая в магнитном поле интеграл (В(2)/8п)dV тоже будет больше энергии вращения н.з.I омега большая(2)/2, т.е. всё указывает , что источником энергии в магнитаре –это магнитное поле. Магнитар со средним полем <В> у себя внутри , может обеспечить за счёт распада данного поля светимость L в течении интервала времени : tau =(<В(2)>/8п)х(4п/3)R(3)NSx(1/L)= (<В(2)> R(3) NSx)/6L. При условиях, когда сверхсильном магнитном поле ( на поверхности В~10(15)Гс или 10(11)Т, как это наблюдается у магнитаров), проявляется квантовый характер процессов излучения и распада фотонов и рождения электроно-позитронных пар в сильном магнитном поле электроны и позитроны двигаются вдоль силовых линий магнитного поля. … Релятивиские частицы в магнитосфере Зв. быстро потеряют поперечный импульс за счёт синхотронных потерь и движутся вдоль магнитного поля . мгнитные силовые линии имеют большую кривизну а радиус кривизны у поверхности изменяется от величины , равной радиусу звезды на экваторе.Двигаясь по кривой траектории , частицы излучают фотоны , это называется изгибные кванты , они имеют энергию k=3y(3)/2ro~10(4), это достаточно , чтоб создать электроно-позитронную плазму . величина у- это есть Лоренц фактор частицы , а радиус кривизны измеряется в комтоновской длине электрона h/mc. Заряженные частицы преобретают значительную энергию. Лоренц-фактор может достичь величину до y~10(7).. ..Они летят практически по касательной к линиям магнитного поля , потому что частицы их излучающие яв-ся ультрарелятивискими , а характерный угол конуса излучения обратно пропорционален Лоренц-фактору частиц...Фотон пересекает силовые линии и при достижении некоторого критического угла происходит однофотонное рождение позитрон-электроной пары…Заряженные частицы обретают значительную энергию, двигаясь в электрическом поле Е , возникающем в магнитосфере вследствии её вращении Е~Омега большая R B/c. Изгибные фотоны вначале распространяются вдоль магнитного поля ввиду кривизны поля пройдя длину l , достигнет поргового значения угла бета , l/po=2k, а для сильного магнитного поля длина l и будет являться длиной пробега фотона.В слабом магнитном поле длина пробега фотона несколько больше l=8 po/3kB^,где^-это логорифмический фактор, он составляет 10-15…. .Есть существенные отличия данных процессов от процессов рождения плазмы в магнитосфере обычного пульсара с поверхностным полем В~10(12) Гс( не выше 10(13) Гс), от того , что происходит в магнитарах( не ниже 10(14) Гс , при близительно 10(16) Гс , но не выше 10(18) Гс). Первое, в магнитосфере магнитара рождение фотоном пары , как предполагают, должно происходить сразу на нулевом уровне Ландау, это вызвано с одной стороны , с величиной магнитного поля , а с другой, с движением этого фотона под малым углом к полю.В магнитосфере пульсара рождение фотоном пары частиц будет происходить на высоких уровнях Ландау, а также почти сразу переходя на нулевой уровень , высвечивать синхрофотоны , к-рые в свою очередь тоже могут рождать пары.Во- вторых ,в сильном магнитном поле становится существенным процесс распада фотона на два и это приводит к тому, что испущенный изгибной квант , когда распространяется в магнитном поле , успеет распасться раньше , чем будет достигнут критический уровень и произойдёт рождение эл.-поз. пары. Два образовашихся фотона будут обладать вдвое меньшей энергией , а значит , критический уровень будет вдвое больше , что увеличит их свободный пролёт до рождения пары , а за это время образовавшиеся фотоны могут распастся , и рождения плазмы может не происходить.Но , отметим , что распад фотона в сверхсильном магнитном поле не изменяет коренным образом картину изгибного каскада.Это происходит потому, что, во-первых, распад одной из поляризаций фотона строго запрещён , поэтому поведение такой системы значительно отличается от такой , в к-рой возможен распад фотонов обеих поляризаций, в последнем случае система будет характеризоваться тем, что с течением времени устанавливается не зависящие от начальных условий стационарные спектры с большим показателем , чего не наблюдается в первом случае.Потом, если вероятность распада фотона зависит только от его энергии и не зависит от конкретного вида ядра фрагментации.При начальных условиях в виде степенной функции они тоже имеют степенный вид с таким же показателем степени и коэффициентом перед степенью , к-рый отличается от начального лишь на небольшое слагаемое.При конечном времени в спектре изгибных фотонов можно выделить границу ,разделяющие две области , в одной из к-рых спектр ещё не изменился существенным образом , а в другой он уже вышел на асимптотическое значение.Но ,несмотря на отсутствие зависимости временной асимптотики спектра фотона от ядра в случае равновероятного распада , скорость выхода на асимптотическое значение всётаки сильно зависит от вида ядра.Условие самосогласование процессов в каскаде в случае сверхсильного поля и в асимптотике больших Лоренц-факторов частиц приводит к значению показателя из спектра в(бета)=3.5. спектр будет более крутым , нежели чем спектр частиц в обычных пульсарах, там в~2. Наверняка это будет связано с отсутствием процессов излучения синхрофотонов в сверхсильном магнитном поле.Если же Лоренц-фактор частиц не очень большой , то коффицент затухания фотонов за счёт рождения электрон- позитронных пар фактически обращается в нуль, в данном случае рождение плазмы не происходит.Это приводит к сильной зависимости эффективности изгибного каскада от режима ускорения частиц.Когда( если?) возникновение ускоряющего электрического поля определяется отличием плотности заряда в магнитосфере от голдрайховского , к-рое обусловлено движением частиц вдоль силовых линий магнитного поля , то при задании нулевого потенциала на поверхности магнитара и на поверхности, охватывающей пучок открытых силовых линий , образующих полярную область , Лоренц-фактор вначале растёт линейно с расстоянием от поверхности Зв., а на бесконечности выйдет на некоторое асимптотическое значение.Хоть , конечно частицы в состоянии достигнуть достаточной энергии на далёких расстояниях , но наростание энергии будет происходить медленнее , чем увеличение радиуса кривизны свободного пробега при изгибном излучении, поэтому, в случае рассматриваемой модели ускорения частиц , данная зависимость даст основания считать , что изгибной каскад не эффективен , поэтому видимо следует искать другие механизмы рождения плазмы в магнитосфере магнитара , о таком механизме могут свидетельствоавть наблюдаемые ( обнаруженные?) радиоизлучение рентгеновских магнитаров ( они похожи на такие у аномальных рентгеновских пульсаров) на высоких частотах. , возникающие после рентгеновской вспышки , (НО НЕСМОТРЯ НА ОТЛИЧИЯ ПРОЦЕССОВ, РОЖДЕНИЕ ПЛАЗМЫ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ НЕ ПОДАВЛЯЕТСЯ). В слабом магнитном поле , каскад усиливается за счёт того , что частицы рождаются на высоких уровнях Ландау и , когда переходят на основной уровень излучают синхрофотон ,значительно увеличивая Гольдайха- Джулиана nGJ,разделяющее вакуумную магнитосферу Зв., где генерируется нестационарное магнитное поле ( магнитно-дипольная волна) и стационарной магнитной плазмой nGJ=-В омега большая /2п се.Это плотность у поверхности у пульсара.Каскадное рождение электронов и позитронов в магнитосфере радиопульсаров приводит к значению плотности существенно превышающее nGJ и величина множественности рождения плазмы ^=n/nGJон достигает 10(5), но и в магнитарах где В>1 множественность рождения плазмы составят такую же величину, но пр В>1 будет отсутствовать второе покаление частиц, т.е. частицы рождённые синхрофотонами , но плотность первого покаления от изгибных фотонов пропорциональна напряжённости именно магнитного поля ( т.е. это ещё один , более вероятный механизм рождения плазмы в магнитарах ).
Анонимные комментарии не принимаются.
Войти | Зарегистрироваться | Войти через:
Комментарии от анонимных пользователей не принимаются
Войти | Зарегистрироваться | Войти через: