U-自旋对称性能与超中子问题

通过将 ($u$,$d$) I-自旋双态或 ($d$,$s$) U-自旋双态组合，光夸克的 SU(3) 味道对称性可分解为 SU(2)$_I\times$U(1)$_Y$ 或 SU(2)$_U\times$U(1)$_Q$ 子群，这些子群已被广泛用于对 hadrons 及其衰变性质进行分类。关于核子之间相互作用的 I-自旋对应量，亦已广泛研究，即描述核子系统中中子与质子比例变化的核对称性能 $E_\mathrm{sym}(n_\mathrm{b})$。本文提出 U-自旋对称性能 $E_\mathrm{U}(n_\mathrm{b})$ 用于描述包含超中子的稠密物质中束缚能的变化。特别地，作为最轻的超中子，$\Lambda$ 超中子被包含在稠密物质中，U-自旋能 $E_\mathrm{U}(n_\mathrm{b})$ 根据来自核物理和天文观测的最新约束通过贝叶斯推断方法被固定。我们发现 $E_\mathrm{U}(n_\mathrm{b})$ 远小于 $E_\mathrm{sym}(n_\mathrm{b})$，表明核子间的引力作用强于核子-超中子对之间的引力作用。 Consequently，$\Lambda$ 超中子势能随密度显著增加，在高密度下变得排斥。结果表明，在后验 EOS 中，$\Lambda$ 超中子出现的概率超过 50%，而在密度 $n_\mathrm{b} \gtrsim 5\,n_0$ 时可能消失。在 $\Lambda$ 超中子出现的情景下，起始密度 $n_{\mathrm{b}}^\Lambda$ 通常位于 $2\,n_0$--$5\,n_0$ 范围内，对应质量超过 $1.0\,\rm{M_\odot}$ 的中子星。