8 Сурет. Нейтронды жұлдыздың сәулеленуі [41]

Нейтронды жұлдыздардың пішіні кішкентай болады: диаметрі 20-30 км. Егер, күй теңдеуі қатты болса, онда нейтронды жұлдыздың массасына қатысты орталық тығыздық аспайды; ең массивті тұрақты нейтронды жұлдыздардың тығыздығы сәл ғана асады. Бертін келе, нейтронды жұлдыздардың бір түрі пульсарлар анықтады. Пульсардың және оның серіктесінің параметрлері мынадай болды:

= 1,41 0,06

= 1,41 0,06

1967 жылы Кембридж университетінің астрономы Энтони Хьюишем, өзінен радиотолқынды периодты пульс шығаратын астрономиялық обьектті анықтады. Осы ашылу үшін Энтони Хьюишем 1974 жылы Нобель сыйлығын алды [42].

Пульсарлар-жазықтықта Гс айналмалы қозғалыста болатын магнит өрісі бар нейтронды жұлдыздар.

Нейтронды жұлдыз- пульсарға тән қасиеттер:

1. Пульсарлар 1,6мс- 4,3с аралықтағы периодқа тең;

2. Пульсарлардың периоды жәй өседі, бірақ тоқтамады;

3. Пульсарлардың периоды нақты уақытпен бақыланған.

1,6 мс жарық 500 км жол жүреді. Пульсацияланған нейтронды жұлдыз ақ ергежейлілерге қарағанда көп тығыздыққа ие болады. Нейтронды жлдызда құрайтын екілік жүйенің орбитальды периодына сәйкес радиусты анықтау үшін, бақыланатын аралық с болуы керек. Бірақ, бақыланатын гравитациялық толқынның өмір сүру уақыты [43]

жыл

Пульсарлардың периодының өзгеретін аралығы қалыпты жағдайда

Р/Р сонымен қатар, гравитациялық сәулелену периодты кішірейтеді.

Жоғарыда көрсетілген шектеулерді тек нейтронды жұлдыз ғана қанағаттандырады.

3 ФОНОНДАР ТЕОРИЯСЫ

3.1 Квазибөлшектер. Оларға негізгі сипаттама

Заттың құрылымдық бірлігі- бұл, материя құралатын құрылыс материалы [44]. Кеңістікте құрылымдық бірліктің орналасуын құрылымдық зат анықтайды.

Сұйытылған материал- бұл күрделі құрылым. Ол күрделі толық тербеліс жасайтын, құрылымдық бірліктері қатты әсерлесетін күрделі жүйе құрайды. Сонымен қатар, егер құрылымдық бірлігі көп атомды элемент болса, онда әрбір құрылымдық бірлігі атомдардың тербелісін сипаттайтын ішкі еркіндік дәрежесіне ие. Қазіргі кезде, сүйытылған ортаның азғындалған күйін сипаттайтын квазибөлшектік әдіс кең қолданысқа ие. Термодинамика тұрғысынан қарағанда, макроскопиялық жүйе абсолют ноль температура кезінде негізгі күйде болады. Әсерлесудің минимум потенциялдық энергиясына жүйе біртекті болатын бөлшектің орналасуы сәйкес болуы керек. Жүйенің біртектілігі оның периодтылығын анықтайды. Осылайша, тепе- теңдік күйде болатын кез келген жүйе Т= 0К болатын кристалдық құрылымға сәйкес келеді.

Гейзенбергтің анықталмағандық қатынасынан, тыныштық күйдедегі бөлшек анықталған координат пен импульсқа ие болатындықтан, толық тыныштық күйдегі бөлшек мүмкін емес. Сол себепті, негізгі күйдегі бөлшек өзінің тепе- теңдік күйіне қатысты қозғалыс жасайды. Бұл қозғалыстар нөлдік тербелістер дап аталады. Нөлдік тербелістің жылулық қозғалыстан айырашылығы, бұл тербелістер жылулық энергия тасымалдамайды. Нөлдік тербелістің амплитудаларын байланыс энергиясы анықтайды: кеңістікте бөлшектің орналасуын анықтайтын потенциялдық шұңқырдың тереңдігімен. Егер әсерлесу энергиясы аз болса, онда нөлдік тербеліс амплитудасы атомаралық қашықтықта орналасуы мүмкін. Мұндай заттар Т= 0К кезінде сұйық күйінде болады. Элементар қозулар, қозудың төменгі деңгейіндегі құрылымдық бөлшектердің орналасқан күйінде ортада тарала алады. Олады квазибөлшектер деп атайды. Егер квазибөлшектер ұзақ уақыт өмір сүрсе, олар энергия мен импульсты сипаттайтын бөлшектерге ұқсас болады. Квазибөлшектердің пайда болуына келесі жағдайлар әсер етеді: квазибөлшектің өмір сүру уақыты τ Гейзенбергтің анықталмағандық қатынасынан туатын анықталмағандақ уақытынан ∆t көп болуы тиіс.

τ ∆t (3.1)

Мұндағы, Е- квазибөлшектің энергиясы. Бұл шарт, квазибөлшектерге сәйкес келетін қозған күй квазистационар болуы тиіс.

Элементар қозудың екі типі:

1. Құрылымдық бірліктер арасындағы әсерлесулер тоқтағаннан кейін элементар қозу идеал газ бөлшектеріне ауысады. Бұған мысал ретінде электронды ферми- газды келтірсе болады: бөлшек және антибөлшек. Әсерлесу тоқтаған кезде ферми - сұйықтық ферми - газға айналады, ал бөлшек пен антибөлшектің элементар қозуы ферми электрондарының реал параметрлерін иемденеді (Ферми энергиясына жақын электрондардың энергиясы).

2. Идеал газдың құрылымдық бірліктерінде болмайтын және құрылымдық бірліктер арасындағы біріңғай әсерлесуге негізделген элементар қозу. Мысал ретінде, кристалдық тордың фонон деп аталатын кванттарының серпінді тербелісінің қозуы. Әсерлесуді тоқтатқан кезде фонондар энергиясы нөлге айналады.

Динамикалық қатынаста квазибөлшектер қарапайым бөлшектерге ұқсас. Бірақ, квазибөлшектер вакуумда пайда бола алмайды. Квазибөлшектің пайда болуы үшін меншікті орта қажет. Себебі, олар қозғалысты тасымалдайтындықтан құрылыс материалы бола алмайды. Бұл ерекшелікті сипаттау үшін квазибөлшектердің импульсін, демек квазиимпульті енгіземіз. Квазибөлшектердің негізгі сипаттамасы:

- энергиясы Е;

- квазиимпульсі Р;

- дисперсия заңы Е(р)- квазибөлшектің энергиясының квазиимпульсқа тәуелділігі.

Классикалық бөлшек үшін массаның энергияға байланысы

E= (3.2)

(1) өрнек релятивистік теориядан шыққан:

E= m (19)

Мұндағы, с - жарық жылдамдығы. Бөлшектің жылдамдығы жарық жылдамдығынан кіші болады. Осыдан:

E= m (20)

- квазибөлшектің эффективті массасы;

- әсерлесу тұрақтысы- заряд;

- квазибөлшектер тобын сипаттайтын статистика;

- энергетикалық спектр- квазибөлшек орналасатын құрылымның энергетикалық күйі;

- dE, яғни энергия аралығында бола алатын бөлшектерді сипаттайтын күй саны тәуелділікті анықтайтын спектраль тығыздықтың күй функциясы.

3.2 Тұрақты және айнымалы толқындар

Тұрақты толқындар. Тордағы нормаль тербелістерді тұрақты тербеліс деп қарастырудың бірінші тәсілі, кристалдық тордағы атомдардың тербеліс қозғалысын сипаттайтын жиілікпен анықталады. Нормаль тербелістерді бір өлшемді L ұзындықтағы тізбектегі соңдары бекітілген а ара қашықтықтағы бірдей атомдарды қарастырайық. Атомдар тізбегін серіппе ретінде түсініп, көлденеі толқындардың созылуы мен сығылуын қарастырайық. Төмендегі суретте негізгі мода мен гармоникалық тербелістер көрсетілген (9 сурет) [45].