Naturalidade, quebra de simetria de isospin e a estrutura interna das estrelas de nêutrons

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Nesta tese, desenvolvemos um modelo efetivo para a matéria nuclear, com vistas à escrição de propriedades de estrelas de nêutrons e pulsares, por meio de uma formulação lagrangeana que busca exaurir o espaço de fase dos campos mesônicos por meio de um tratamento perturbativo que apresente alto grau de consistência com o conceito de naturalidade, de modo a aprimorarmos as predições dos tratamentos teóricos mais convencionais. Uma versão preliminar deste modelo efetivo, que contempla a presença, no setor bariônico, somente dos campos dos núcleons, é inicialmente apresentada, juntamente com a abordagem dos temas da naturalidade, da anomalia Nolen-Schiffer e da quebra de simetria de isospin na matéria nuclear. Ainda, com base na conservação de simetria quiral, apresentamos a predição da existência de um estado ressonante mesônico no setor escalar-isovetorial leve, estado este representado pelo campo ç. E então, baseados no conceito de naturalidade, desenvolvemos o modelo efetivo para a matéria nuclear supra mencionado. A versão do modelo efetivo inicialmente desenvolvido contempla acoplamentos entres os campos dos núcleons e dos mésons a, w,_,_e ç. Então apresentamos as predições do modelo para a anomalia Nolen-Schiffer e discutimos os resultados obtidos. Os resultados obtidos neste trabalho apresentam expressivo aprimoramento na descrição da anomalia Nolen-Schiffer quando comparados os correspondentes resultados do modelo MRWY desenvolvido recentemente por outros autores. Em primeiro lugar porque nossos resultados apresentam percentuais de melhoramento na descrição da anomalia Nolen-Schiffer que variam entre 80% e 320%. Em segundo lugar porque o ordenamento dos resultados obtidos em nosso trabalho está em conformidade com o ordenamento dos dados experimentais, diferentemente dos resultados apresentados no trabalho supra mencionado. Em especial, nossas predições para o ordenamento dos dados experimentais da anomalia Nolen-Schiffer (_ANS) contemplam o conhecido crescimento anômalo, ou seja, que _ANS não cresce necessariamente com o número de massa, pois _ANS é menor para os núcleos 39Ca-39 K em comparação aos núcleos 17F-17 O. Introduzimos também uma versão estendida do modelo anteriormente apresentado em que consideramos acoplamentos de natureza não-linear envolvendo o octecto fundamental bariônico e os campos dos mésons a, w,_,ç,_,a*, Ø. Denominamos esta formulação como modelo ZM modificado, adotando a sigla ZMM para caracterizá-lo. Utilizando procedimentos padrões da teoria quântica de campos, obtivemos então para o modelo ZMM a equação de estado para a matéria nuclear em equilíbrio ß e em equilíbrio ß generalizado. Os resultados obtidos indicam que a presença do méson_ implica na diminuição da assimetria de isospin no setor dos núcleons da estrela de nêutrons, ou seja, na diminuição da diferença do número de nêutrons e prótons do sistema. A inclusão do méson ç leva a uma diminuição da assimetria de isospin ainda maior, ou seja, sua presença é equivalente à uma amplificação da amplitude do méson_. Os resultados obtidos para o modelo ZMM indicam que a inclusão do méson_ e do estado ressonante ç no formalismo modifica os valores da massa máxima e do raio das estrelas de nêutrons. Finalmente derivamos uma formulação relativística para descrever o chamado processo Urca direto em matéria bariônica degenerada.Nossos resultados indicam que estrelas de nêutrons com massas superiores a MEN ~ 0,9M_, - que representa a massa estelar crítica, ou seja, a massa da estrela de nêutrons cuja densidade bariônica central atingiu a densidade crítica- , seriam resfriadas eficientemente e estariam fora da possibilidade de detecção por radiação térmica em poucos anos.

ASSUNTO(S)

astrofisica materia nuclear estrelas de neutrons

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