Quark matter and the astrophysics of neutron stars
M Prakash
通过对中子星从出生到年老的天体物理观测，可以发现中子星中可能存在的近退禁闭夸克。
Some of the means through which the possible presence of nearly deconfined quarks in neutron stars can be detected by astrophysical observations of neutron stars from their birth to old age are highlighted.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
One- and two-neutron capture reactions of light nuclei in nuclear astrophysics
我们讨论模型来计算一个和两个中子俘获反应轻核。应用这些公式计算了~（15）N（n，γ）~（16）N、~（16）N（n，γ）~（17）N和~ 4 He（2n，γ）~ 6 He的反应速率。可能的天体物理意义进行了讨论。
Quark matter in compact stars: astrophysical implications and possible signatures
在简要介绍了致密星中奇异夸克物质（SQM）的基本性质之后，我们回顾了该领域最近的一些重要进展，并讨论了一些可能揭示致密星中SQM存在的天体物理观测数据。我们证明了在引力质量的阈值以上，中子星（纯强子星）衰变（转换）为混合中子星或奇异星是亚稳态的。我们探讨了“大质量”中子星的亚稳性和稳定的致密“夸克”星（混合中子星或奇异星）的存在对致密星的极限质量概念的影响，并给出了相对于奥本海默和罗格夫1939年给出的“经典”概念的扩展。
Isolated neutron stars: An astrophysical perspective
我们简要回顾了在过去两年中获得的中子星（NS）天体物理学的选定结果，重点是孤立的射电宁静对象。我们详细讨论了附近孤立NS的布居合成，INS的光谱，这些源的光谱特征（包括回旋特征）的检测，NS的速度分布和吸积到INS上的最新结果。
Astrophysical Quark Matter
夸克物质可能在天体物理学研究中有很大的意义，它可能出现在早期宇宙，致密恒星和/或宇宙射线中。在对天体物理学中的夸克物质作了全面的回顾之后，重点介绍了密度占优的夸克物质。
Dense plasmas in astrophysics: from giant planets to neutron stars
我们简要地研究了巨行星内部和中子星大气层的致密等离子体特性。特别注意的是，在高密度的氢和氦的状态方程和磁场对致密物质的性质的影响。
Astrophysics of isolated neutron stars: radioquiet neutron stars and magnetars
本文综述了孤立中子星的理论和观测研究现状。我们主要讨论不显示通常的无线电脉冲星活动的对象。我们包括在我们的审查以下类型的对象：昏暗的X射线源在银河系盘和球状星团;紧凑的X射线源在超新星遗迹;异常的X射线望远镜;软伽马中继器; Geminga。我们也简要地讨论了相关类型的对象：孤立的黑洞，夸克星和超新星。我们回顾了与孤立中子星演化有关的基本物理过程：冷却、磁场衰减、周期演化、磁层过程、吸积。我们讨论了不同类型孤立中子星的布居合成。
Parity Violation in Astrophysics
核心坍缩超新星是大质量恒星的巨大爆炸，其99%的能量以中微子形式辐射。这为大规模宇称或电荷共轭破坏提供了独特的机会。在强磁场中宇称破缺会导致中微子辐射的不对称性和新形成的中子星的反冲。在中子星上方的中微子驱动风中，中微子-核子相互作用中的电荷共轭破坏降低了中子与质子的比率。这是在这种风中r-过程核合成的一个问题。在地球上，宇称破缺是中子的一个很好的探测器，因为中子的弱电荷比质子的弱电荷大得多。Jefferson实验室的宇称半径实验（PREX）旨在精确测量具有宇称破坏弹性电子散射的$^{208}$ Pb的中子半径。这对天体物理学（包括中子星的结构）和原子宇称不守恒实验有许多意义。
The Auxiliary Field Diffusion Monte Carlo Method for Nuclear Physics and Nuclear Astrophysics
在这篇论文中，我讨论了使用辅助场扩散蒙特卡罗方法来计算核哈密顿量的基态，并展示了它在核物理和核天体物理中的一些有趣问题中的应用。特别是，AFDMC算法适用于研究几个核系统，有限和无限的问题。讨论了原子核（$^4$ He、$^8$ He、$^{16}$ O和$^{40}$ Ca）、中子滴（8和20个中子）和丰中子核（氧和钙的同位素）基态的计算结果，计算了核和中子物质的物态方程，并与其它多体计算进行了比较。研究了低密度区中子物质的$^1S_0$超流相。
Quark clusters in quark stars and possible astrophysical implications
在低温高密度物质中，由于手征对称性的相变破缺和色禁闭的相变不能同时发生，所以可能出现夸克团态而不是色超导态.这样的夸克团在奇异夸克物质中可能是稳定的。夸克星的温度低到足以通过团簇之间的剩余色相互作用冻结，然后变成固态。我们研究了夸克团簇的电荷数和大小，以及它们之间的剩余相互作用。夸克星的固态性质受到观测的限制。
Quantum Nucleation of Two-Flavor Quark Matter in Neutron Stars
本文用量子隧穿方法计算了零温下中子星核中双味夸克物质的成核速率，该核最初由处于$β$平衡的核物质组成.我们发现，由于电子屏蔽效应，成核液滴会发展成大块物质。
Neutron stars and quark phases in the NJL model
用Nambu-Jona-Lasinio模型描述夸克相，研究了中子星内部可能存在的退禁闭夸克物质.我们发现，典型的中子星的质量约为1.4太阳质量不具有任何解除夸克物质在其中心。这可以追溯到NJL模型的性质，该模型表明在很宽的密度范围内存在大的奇异夸克质量。
Quark-Hadron Phase Transitions in Young and Old Neutron Stars
本文研究了在原中子星中，在温度和俘获中微子分数变化的条件下，稠密物质中可能存在的夸克和强子的混合相。讨论了强子相和夸克相的混合相对物理参数以及物质刚度的依赖程度。我们表明，强子状态方程，在一个给定的{ \it密度}最大化的物质的夸克含量通常最小化的范围内的混合相区在一个给定的质量的中子星，只有在极端情况下，可能是一个纯夸克星的结果。对于Nambu Jona-Lasinio和MIT袋夸克模型，中微子捕获抑制了混合相的出现，这导致了可能的原中子星亚稳态。这两种夸克模型的主要区别在于前者的奇异夸克丰度很小。我们还证明了$\partial T/\partial n<0$在夸克-强子混合相中沿夸克的方向存在，这与在K介子凝聚-强子混合相中发现的相反.这可能导致含有夸克的恒星的核心温度明显低于不含夸克的恒星。
Nucleosynthesis in neutron-rich ejecta from quark-novae
我们探索了中子星表面减压喷出物中快速中子俘获（r-过程）的重元素核合成。减压是由一个剧烈的相变到奇异夸克物质（夸克-新星方案）触发的。在减压喷出物中存在富含中子的大Z核（40，95）<（Z，A）<（70，177）、大的中子-籽晶比和低的电子分数Ye ~ 0.03，这些都为r-过程提供了有利条件。我们进行了适应夸克新星条件的网络计算，并且模拟了最初冷减压阶段通常的（n-伽马）平衡r-过程计算。在低于中子滴（4.10^11 g cm-3）的密度下，它们与动力学r过程计算相匹配。我们目前的结果最终元素丰度分布加热和不加热的核反应，并比较太阳的r-过程元素的丰度模式。我们强调夸克新星的显着特点，通过对比它与传统的核合成网站，如II型超新星和中子星合并，特别是在重元素组成的背景下，极端缺乏金属的恒星。
Color-charged Quark Matter in Astrophysics?
色禁闭只是一种假设，尚未在QCD中得到证实。本文提出天体物理学中宏观的夸克-胶子等离子体由于因果关系很难保持无色。作者预期，如果它们的无色对应物确实存在，那么色奇异夸克星以及在早期宇宙中从QCD相变中保存下来的色奇异夸克的存在可能是不可避免的。
Prospects of Detecting Baryon and Quark Superfluidity from Cooling Neutron Stars
研究了中子星冷却过程中的重子和夸克超流性。观测可以限制中子或λ超子配对间隙和恒星质量的组合。然而，在强子和夸克混合相的混合恒星中，夸克间隙大于十分之几MeV，使得夸克物质在冷却时几乎不可见。如果夸克能隙更小，夸克超流可能是重要的，但它的影响几乎不可能与其他重子成分的影响区分开来。
Diffusion of Neutrinos in Proto-Neutron Star Matter with Quarks
研究了含夸克物质的原中子星演化过程中的中微子不透明度。将纯夸克物质的结果与以前推导的极限表达式进行比较，并推广到原中子星演化中遇到的温度、中微子简并度和轻子含量。我们发现，重子物质中夸克的出现大大降低了中微子不透明度为一个给定的熵，减少是敏感的混合夸克-强子阶段的热力学条件。
Neutron Star Structure with Hyperons and Quarks
本文在Brueckner-Hartree-Fock方法下讨论了高密度核物质状态方程。特别注意的是核子三体力的影响，超子的存在，并加入最终的夸克物质相。由此得到的中子星的性质，特别是质量半径关系，确定。事实证明，质量大于1.3太阳质量的恒星必然含有夸克物质。
Neutron stars and quark matter
最近对中子星质量的观测接近核子状态方程预测的最大值，这开始挑战我们对中子星中致密物质的理解，并限制了夸克物质在其内部深处的可能存在。
Radial Modes of Neutron Stars with a Quark Core
本文首次用广义相对论的方法计算了具有夸克核的中子星径向脉动的本征频率。在适当考虑强子-夸克相变的情况下，导出了用于估计本征频率的状态方程。强子状态方程是在Brueckner-Hartree-Fock和相对论平均场论的框架下得到的，而夸克状态方程是在MIT袋模型下得到的。我们发现，具有夸克核的中子星的振荡周期表现出扭结，这与混合相区的存在有关。此外，振荡周期表现出显着差异之间的普通中子星和中子星与动力学夸克相位。
Structure of Neutron Star with a Quark Core
在MIT袋模型下计算了脱限夸克物质的物态方程。利用该状态方程计算了具有夸克核的中子星的结构。结果表明，这种状态方程的修正对中子星的极限质量有很大的影响。对袋常数的不同选择进行了计算。
Strange Quark Matter in Neutron Stars? - New Results from Chandra and XMM
据预测，夸克星和混合星，在其核心包含奇怪的夸克物质，有一个显着小于普通的中子星的半径。对孤立的中子星的初步X射线观测表明，中子星的半径小得惊人，这与恒星内部的夸克物质相一致。然而，对这些数据的新分析得出了一个与普通中子星相对应的半径。在本演讲中，我们将讨论夸克和混合星的质量半径关系的理论计算，考虑夸克物质中的介质效应，并报告Chandra和XMM最近的X射线观测及其最新解释。
Physics and Astrophysics of Strange Quark Matter
3-味夸克物质（奇异夸克物质; SQM）对于宽范围的强相互作用参数可以是稳定的或亚稳定的。如果是这样的话，SQM可以在宇宙学、中子星、宇宙射线物理和相对论性重离子碰撞中发挥重要作用。作为天体物理学与重离子碰撞物理学之间密切联系的一个例子，本章概述了体质量模型和小重子数奇异质量模型的物理性质，讨论了质量质量模型块的可能形成、破坏和影响（夸克块）在早期宇宙;并描述了奇异星的结构和特征，以及宇宙射线中奇异星的形成和探测。它的结论是，天体物理和实验室的搜索是互补的，在许多方面，都应该追求测试一个奇怪的强子物质基态的有趣的可能性，并（更一般地），以提高我们的知识的强相互作用。
Magnetic field of a neutron star with color superconducting quark matter core
在Ginzburg-Landau理论框架下研究了具有超导夸克物质核的中子星的磁场行为。我们考虑了双夸克凝聚场与通常磁场和光磁规范场的同时耦合。通过适当考虑边界条件，特别是胶子约束条件，我们求解了Ginzburg-Landau方程。我们得到了中子星夸克相和强子相的磁场分布，并表明由于迈斯纳流的存在，磁场以夸克涡旋的形式穿透到夸克核中.
The r-process nucleosynthesis: a continued challenge for nuclear physics and astrophysics
天体物理学的网站和r-过程核合成发生的具体条件的识别仍然是天体物理学未解之谜。本文强调了核物理在这个问题上所面临的一些重要的未来挑战，特别是在确定中子滴线附近的奇异核的辐射中子俘获率和重丰中子核的裂变几率。这些量对于确定最初冷的中子星物质减压后的物质组成特别重要。新的详细的r-过程的计算和最终成分的喷射内部和外部的中子星地壳材料的估计。我们讨论了天体物理和核物理中的许多不确定性对喷射物质最终成分的影响。对于A > 140的核，预测和太阳丰度模式之间的相似性，以及不同输入参数的预测的鲁棒性，使得这种情况下最有希望的，值得进一步探索。
Quark phases in neutron stars and a "third family" of compact stars as a signature for phase transitions
中子星致密内部夸克相的出现为高密度中子星物质状态方程的软化提供了一种可能。与相同质量的纯强子星相比，这种软化导致中子星的平衡构型更加紧凑。我们研究了一个中子星的致密性在多大程度上可以归因于夸克相的存在的问题。为此，我们在相对论平均场（RMF）模型和扩展的MIT袋模型的框架下采用了几种强子物态方程来描述夸克相位。我们发现-几乎独立的模型参数-一个纯强子中子星的半径得到典型地减少了20-30%，如果一个纯夸克阶段在恒星的中心确实存在。对于某些物态方程，我们还发现除了白矮星和中子星这两个已知的族外，可能存在“第三族”致密星。我们展示了如何通过质量和半径测量的第三个家庭的存在的实验证明可能提供一个独特的签名为中子星内的相变。
Neutron Stars: Formation and Structure
简要介绍了中子星的天体物理和中子星中的致密物质物理。讨论了含中子星天体的观测性质。介绍了这些天体中中子星形成和演化的现状。控制中子星内部结构的物理原理被认为是特别强调在中子星物质中可能的自旋排序。
On the Possibility of Combustion of Neutrons into Strange Quark Matter
结果表明，在中子星中，通过一个边界清晰的燃烧过程，神经元转变为奇异夸克物质是可能的。对于中子和奇异物质的几种状态方程形式，讨论了实现特定燃烧模式（爆燃、爆轰或快速燃烧）的条件。
Instability of Quark Matter Core in a Compact Newborn Neutron Star With Moderately Strong Magnetic Field
它明确地表明，如果相变发生在一个新生的中子星的核心具有中等强度的磁场强度，它只填充电子的朗道能级，然后在$β$平衡条件下，夸克核心是精力更不稳定比中子物质的相同的物理条件。
Quark Matter in Neutron Stars: An apercu
中子星超致密内部是否存在退禁闭夸克物质是近几十年来引起广泛关注的一个关键问题。夸克物质可以占恒星的任意比例，从纯中子星的0到纯夸克星的1，这取决于高密度物质的状态方程。从天体物理学的角度来看，这两种极端情况通常会表现出不同的观测特征。中间部分意味着混合星，其内部由夸克和核物质的混合或均匀相组成，取决于表面和库仑能量成本，以及其他有限的尺寸和屏蔽效应。在这篇简短的评论文章中，我们讨论了我们可以根据最近在中子星观测中令人兴奋的进展来推断中子星中的夸克物质。我们陈述了稠密夸克物质（包括色超导夸克物质）状态方程的理论思想。我们还强调了最近的进展源于重新检查的旧范式的表面结构的夸克星和讨论可能的演变方案从中子星夸克星，重点是天体物理观测。
Astro-quark matter: a challenge facing astroparticle physics
简要回顾了夸克物质在地球实验和天体物理中的研究进展。天体物理学上的夸克物质可能出现在早期宇宙、致密恒星中，也可能以宇宙射线的形式出现。重点讨论了夸克星作为夸克星的本质。还简要讨论了实验发现的sQGP可能的天体物理意义。
Quark deconfinement in neutron star cores and the ground state of neutral matter
在中子星核中是否存在非受限夸克相，并代表中等密度中性物质的基态，这是一个悬而未决的问题。我们采用了两个现实的有效夸克模型，三味Nambu-Jona-Lasinio模型和修正的夸克-介子耦合模型来描述中子星物质。在构造了可能的具有非成对或色超导夸克相位的混合状态方程后，系统地讨论了中子星对混合状态方程的观测约束。结果表明，具有纯夸克物质核的中子星是不稳定的，并且不存在含有超子的强子相，而具有双色超导相和不成对夸克物质相的混合型EOS都受到Ter 5 I和EXO 0748-676两颗星的严格和最可靠的约束.与最大质量的脉冲星PSR J 0751 +1807的最严格约束相比，不成对夸克物质相的混合物态方程是允许的。因此，我们认为中性物质在中等密度下的基态很可能处于退禁闭夸克相。
Nucleation of quark matter in neutron stars cores
本文研究了高密度中子物质中夸克液滴形成的一般条件。夸克泡（假设含有足够多的粒子）的增长可以用福克-普朗克方程来描述。成核的动力学本质上取决于它所发生的介质的物理性质。夸克泡形成的条件进行了分析的框架内的耗散和非耗散（零体积和剪切粘度系数）的方法。得到了中子星到夸克星的转换时间与中子物质状态方程和夸克核微观参数的函数关系。作为所得到的形式主义的应用，我们分析了从中子物质到夸克物质的一级相变在快速旋转的中子星核心，触发的引力能量在自旋下降的中子星。吸热转换过程，通过引力能吸收，可以发生在一个非常短的时间间隔，在几十秒的数量级，在一类致密的物体，具有非常高的磁场，称为磁星。
Neutron stars and quark stars: Two coexisting families of compact stars?
本文讨论了致密星的质量-半径关系与核中夸克物质的存在的关系。概述了除白矮星和普通中子星外，还存在一类新的含夸克物质的致密星。
Neutron Stars With A Quark Core. I. Equations Of State
本文在MIT夸克袋模型中中子物质的三个状态方程和奇异夸克-胶子等离子体的八个变体的基础上，导出了一组广泛的具有夸克相变的超致密物质的现实状态方程。描述了相变的特征，并详细研究了具有密度跃变的状态方程。
Quark Neutron Layer Stars
令人惊讶的是，典型的核状态方程和夸克袋模型允许致密恒星具有交替的中子和夸克层。人们可以根据吉布斯自由能来确定哪一个相，原子核或夸克，在能量上是有利的。利用Wiringa的核物质状态方程和Freedman和McLerran给出的夸克状态方程，寻找了这类层星的夸克参数空间。本文与以往工作的不同之处在于，发现了夸克物质位于核物质壳层外部和内部的构型，即，取决于夸克参数，一颗恒星可能包含几层交替的夸克和核物质。考虑到夸克参数空间的不确定性，人们可以估计发现纯中子星、纯夸克星（奇异星）、有夸克核和核子外壳的星或层星的概率。提出了几种分层模型。的物理特性，稳定性，和结果的彻底搜索的夸克参数空间。
Can There be Quark Matter Core in a Strongly Magnetized Neutron Star?
研究了强量子化磁场对中子星核内夸克物质液滴成核和初生夸克相化学演化的影响。夸克相位的表面能是热力学发散的。因此，不可能有一个一阶跃迁到夸克相。然而，除非场强超过$10^{20}$ G，否则金属-绝缘体类型的二级转变是可能的。对新生夸克相化学演化的研究表明，在$β$-平衡时，系统变得能量不稳定。
Discrimination of Quark Stars from Neutron Stars in Quadrupole Oscillations
计算了自束缚夸克星模型的引力辐射频率和阻尼时间。并与中子星模型的结果进行了比较。在相对论性较弱的情况下，它们形成了明显的对比。这里从一个简单的夸克星模型得出的区别可能与未来的理论和观测研究有关，因为振荡性质本质上取决于平衡星的质量和半径。
Quark Matter Droplet Formation in Neutron Stars
结合冷简并物质和高温物质中的气泡形成率，计算了中子星中夸克物质液滴的形成率。应用核物质计算了粘性和热导率。结果表明，液滴只形成在超新星坍缩后不久的中子星的核心，那里的压力和温度很高，核和夸克物质之间的界面张力足够小。库仑能量阻碍了大液滴的形成，而核物质中奇异强子的存在增加了液滴的形成速率。
Neutron Stars with a Quark Core. II.Basic Integral and Structural parameters
利用大量计算得到的夸克相变超致密物质物态方程，建立了一系列具有奇异夸克核的中子星模型。得到了恒星构型的积分特征：引力质量、静止质量、半径、相对论性转动惯量、离恒星表面的红移，以及在中心压力允许范围内的夸克核的质量和半径。计算系列的一些特征配置的参数也给出了这些进行了详细的研究。发现对于某些状态方程模型，具有奇异夸克核的中子星可能存在一个新的附加稳定区。
QUARK MATTER STRUCTURE IN NEUTRON STARS
由于物理上合理的体积和表面性质，最近发现夸克物质与核物质共存于中子星内部的均匀电子背景中。这种混合相的微观结构开始时有几个夸克物质滴嵌入核物质中，但随着液滴密度向中子星中心增加，它们合并成棒、板和其他结构。这些结构的拓扑、尺寸以及库仑能和表面能敏感地依赖于夸克/核物质界面张力。中子星内部的一大部分可能由这种新相态的物质组成，这将为故障、冷却和超新星提供新的机制。
Astrophysical factor for the neutron generator 13C(alpha,n)16O reaction in the AGB stars
反应13 C（alpha，n）被认为是AGB星s-过程的主要中子源。在低能量的截面是占主导地位的1/2+ 6.356 MeV的亚阈值共振17 O的贡献是确定了一个非常大的不确定性~1000%，在恒星温度。在这项工作中，我们进行了最精确的测定低能量天体物理S因子使用的间接渐近归一化（ANC）技术。用亚库仑α转移反应（6Li，d）测量了亚阈态的α粒子ANC。使用确定的ANC，我们计算了S（0），其结果是比NACRE编译中小一个数量级。
Baryogenesis by R-parity violating top quark decays and neutron-antineutron oscillations
研究了R宇称破缺和低尺度引力作用下超对称模型中重子不对称性的产生。该模型允许长寿命甚至稳定的质子和可观察到的中子-反中子振荡。
Nucleation of quark matter bubbles in neutron stars
研究了中子星内夸克物质泡在不同温度下的热成核过程，这些温度是中子星在其一生中可能实际遇到的。据发现，袋常数小于临界值，一个非常大的一部分的恒星将转化为夸克相位在几分之一秒。根据中子星物质和奇异夸克物质的状态方程，恒星的全部或部分外部可能随后通过较慢的燃烧或爆炸而转化。
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