|
中子星磁场形成的中子自旋同向机制（王为民机制） 王为民 四川南充龙门中学 中子星有强大的磁场。地球磁极的磁场强度只有0．7高斯，而太阳黑子的磁场约为1000～4000高斯，而大多数脉冲星表面极区的磁场强度就高达10000亿高斯，甚至20万亿高斯。 根据笔者的理论"核力是夸克交换力（王为民力）"：核子可表述为MIT口袋，MIT口袋中的夸克通过隧道效应穿过色电磁场和一般电磁场交换同种或不同种夸克而相互作用形成王为民键，核子通过王为民键结合在一起，形成原子核。 中子星是中子通过王为民键结合在一起形成的。中子中的三个夸克（一个上夸克，两个下夸克）味波函数全对称，处于基态的三个夸克空间-自旋波函数全对称，仅仅是色不同。所以，中子有比较强的磁矩，中子的自旋是1/2。由于组成中子星的大部分中子自旋平行，磁矩方向相同，所以中子星有强大的磁场。 中子星由超新星爆炸形成，开始形成时温度较高，能态高，在超新星剩余磁场中，组成它的中子自旋与中子星磁场方向平行反向的布居数多，随着中子自旋共振跃迁的进行，中子星不断损失能量，逐渐向基态跃迁，中子星中子的自旋取向逐渐与中子星整体磁场平行同向，使同向平行排列的布居数增加，使中子自旋取向逐渐与中子星整体磁场方向一致，这就是中子星强大磁场的形成机制。笔者把中子星磁场形成的这种机制命名为中子星磁场形成的中子自旋同向机制（王为民机制）。 中子星有自旋角动量|I| = ħ ，中子星自旋是整数或半整数。取中子星整体磁场方向（自转轴方向）为z方向，是可测的，而x、y分量的时间平均值等于零。Iz是空间量子化的 Iz = mIħ ， mI = I，I-1，......，-I 中子星自旋I存在2I + 1个可能取向。 中子星磁矩与角动量的关系为 μI = gIμNI/ħ gI为核g因子，μN为核磁子。在外中子星整体磁场作用下，这些简并的能级发生分裂，形成高低不同的能量状态，中子星将发生能级跃迁，这是中子星向外辐射能量的主要来源。 由于组成中子星的大部分中子自旋同向，所以，由中子组成的中子星形成的中子星的自转的自转速度非常快。这也是中子星自转速度为什么这样快的产生原因。 根据量子力学，中子的磁矩与中子星整体磁场的作用能取两种能量状态，即 Eα = +1/2gNβB Eβ = -1/2gNβB 式中Eα代表自旋反平行外磁场（中子星整体磁场）方向排列，能量最高；Eβ代表自旋平行外磁场（中子星整体磁场）方向排列，能量最低。中子星磁场强度为B， 中子在Eα能量态的布居数Nα与Eβ能量态的布居数Nβ之比为 Nα/ Nβ = exp（-E/kT） E是代表能量，k是玻尔兹曼常数，T是温度。 可见中子星的中子自旋取向布居数随着中子星温度的变化而变化。 中子星就象一个激光器，中子自旋主要是同向平行排列，并形成球体。设中子星磁场强度为B，中子在中子星磁场中将发生核磁共振。共振条件为 hν = gNβNB 1、核磁共振产生的电磁波辐射只发生在垂直中子星磁场的方向（自转轴方向）上，由于中子星半径只有10至20千米，中子星在平行赤道面的辐射显得非常狭窄，小于等于10度的范围内发生。 2、因为中子星的形成是由超新星爆炸形成，温度极高，受超新星磁场的剩余影响，中子星被磁化，形成了中子星原始整体磁场。构成中子星的中子，最初能态比较高，处于与中子星整体磁场反向平行的自旋态，受满足核磁共振条件的电磁波辐射的作用而发生自旋跃迁，跃迁到和中子星整体磁场平行同向的自旋方向，这样中子的能量降低，而中子星的整体磁场却得到增大，这就是中子星强大磁场的微观起源。由核磁共振条件可知，中子自旋跃迁辐射的电磁波频率与中子星整体磁场成正比，随着中子星磁场越来越高，电磁波辐射能量越来越高，辐射的电磁波从射电到光学、X射线波段都存在。随着中子的自旋跃迁的进行，中子星磁场越来越高，中子星最终演化为一颗磁星。见图示。 3、由于中子星类似激光器，其辐射方向与中子星赤道平面平行，使中子星自旋跃迁辐射的电磁波可以增殖、能量集中、单色、同向、保持线偏振、相干性好等特性。由于这个电磁波辐射是沿着平行中子星赤道平面的方向辐射，受激辐射在平行赤道平面某个方向上的辐射特别强，其它方向相对较弱，使得中子星辐射的电磁波就象探照灯一样随着中子星的自转周期性地扫过地球，使地球上的射电探测器等接收到周期性的电磁波脉冲信号，所以，中子星由于能够给地球发射脉冲信号，又被叫做脉冲星。 4、中子星的结构是中子通过交换同种夸克形成的交换力（王为民力）结合在一起形成的液晶结构。笔者认为，中子内部的夸克也发生了自旋跃迁，中子内部的上夸克带正电，经过自旋跃迁，其自旋方向与夸克星自转方向平行同向，上夸克的磁矩方向也与中子星整体磁场方向平行同向。而中子内部的两个下夸克带负电，经过自旋跃迁，其自旋方向与中子星自转方向平行反向，但下夸克的磁矩方向与夸克星整体磁场方向仍然平行同向，这样，中子星的能量才能降低，最终跃迁到基态。 附件
|
