Phases of dense matter in compact stars
中子星是在地心引力坍缩超新星爆炸后形成的，是独特的宇宙实验室，用于探测在陆地实验室无法复制的极端条件下物质的性质。中子星的内部被赋予了已知最高的磁场，从表面到中心的密度跨越了大约10个数量级，预计将呈现出各种相态的致密强相互作用物质，本章将回顾其物理学。中子星的外层由固体核壳组成，在其致密区域，可能在核“面食”地幔的顶部，中子海洋渗透其中。这些层和构成外核的均匀的同位旋不对称核物质的性质可能仍然受到地面实验的限制。高度简并、强相互作用物质的内核提出了一些难题和问题，在这里与解决这些问题的前景一起进行回顾。稠密物质阶段的观测结果，如中子星质量半径的关系和前景，以揭示其结构与现代观测方案触及。
2018-07-06 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Constraining the density dependence of symmetry energy using mean field models
核对称能表征了结合能随核系统（如有限核、中子星等）中子质子比的变化。是多种多样的。与这些核系统相关的密度在很大范围内变化。因此，研究对称能的密度依赖性是核物理研究的一个重要课题。对称能的密度依赖性主要由定义于无限大核物质的三个经验量表征，即对称能系数J、斜率参数L和曲率参数K_sym，它们都与无限大核物质的饱和密度ρ_0有关。由于核物质在实验室中是不可获得的，人们需要找到合适的实验观测值来约束J、L或K_sym的值。虽然J可以从原子核结合能的实验数据中精确地得知，但L或K_sym的情况却不完全如此。在这篇论文中，使用平均场模型来解决这个问题。
2018-08-22 nucl-th
Constraining the High-Density Behavior of Nuclear Symmetry Energy with the Tidal Polarizability of Neutron Stars
利用一套满足地球核实验和天体物理观测的最新约束条件的模型状态方程，以及纯中子物质状态方程的最新核多体计算，在聚结双星中正则中子星的潮汐极化率被发现是一个非常敏感的高-核对称能的密度行为是致密丰中子核子物质最不确定的性质之一。此外，它的变化小于$\pm 10%$通过改变对称的核物质和对称能量的各种性质周围的饱和密度在其各自的范围内的剩余的不确定性。
2012-10-12 astro-ph.SR gr-qc nucl-ex
Constraining Nuclear Symmetry Energy with Multi-messenger Resonant Shattering Flares
利用中子星（NS）和核可观测量测量核对称能是一个重要的研究方向。由于NS核中的物质可能是非强子的，像半径和潮汐变形性这样的可观测量可能无法对核子物质的性质提供可靠的约束。我们证明了共振破碎耀斑（RSF）和引力波信号在二进制NS inspiral探测器的壳核过渡区，并提供了对称性能量的限制，可比的地球核实验的时间重合。我们发现，核质量，RSFs和测量NS半径和潮汐变形约束不同的密度范围内的EOS，提供互补的探针。
2022-08-01 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear limits on properties of pulsars and gravitational waves
脉冲星是宇宙中最神秘的天体之一，被认为是超新星爆炸形成的旋转中子星。它们是致密物质理论和引力物理学的独特试验场，也是核物理学、粒子物理学和广义相对论之间的联系。中子星可能表现出一些在宇宙中其他地方找不到的最极端和奇异的特征。它们的性质在很大程度上取决于富中子物质的状态方程（EOS），这是计算中子星结构和相关现象（如形变中子星的引力波发射）性质的主要成分。目前，丰中子物质的物态方程仍然是非常不确定的，主要是由于人们对核对称能的密度依赖性知之甚少，特别是在过饱和密度下。尽管如此，最近已经取得了重大进展，主要是在亚饱和密度使用地面核反应的核对称性能量的密度依赖性的约束。虽然仍然有一些不确定性，特别是在超饱和密度，这些限制可以提供有用的信息的限制的全球性质的恒星和引力波，预计从他们。在这里，我们回顾了我们最近的工作，约束性能的恒星和引力辐射的数据从地面核实验室。
2010-01-03 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Constraining the nuclear equation of state from orbits of primordial black holes inside neutron stars
本文提出通过观测中子星内部原初黑洞偏心轨道进动引发的引力波拍频，为核物质状态方程提供互补约束并打破参数简并。
2024-09-06 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Constraining of Nuclear Matter Equations of State With Rotating Neutron Stars
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；RIKEN Nishina Center（理化学研究所西村中心）
本研究利用KEH方法，基于Gogny型相互作用计算快速旋转中子星的EoS，揭示旋转效应对方程 of State与观测数据对比的重要性。
2025-11-28 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Constraining the neutron-proton effective mass splitting using empirical constraints on the density dependence of nuclear symmetry energy around normal density
根据Hugenholtz-Van Hove定理，在任意密度下，核对称能\esym及其斜率$ρ$由核子等矢（对称）势\usym及其动量依赖性$\frac{\partial U_{sym}}{\partial k}$决定.后者唯一地决定了同位旋不对称丰中子核子物质中的中子-质子有效k质量分裂$m^*_{n-p}(ρ,δ)\equiv (m_{\rm n}^*-m_{\rm p}^*)/m$。利用目前可用的约束\es 0和\l 0在正常密度$ρ_0$的核物质从28个最近的分析各种地面核实验室实验和天体物理观测，我们试图推断相应的中子-质子有效k质量分裂$m^*_{n-p}(ρ_0,δ)$。虽然从大多数研究中获得的$m^*_{n-p}(ρ_0,δ)$的平均值彼此非常一致，并且非常接近地分散在\emass $=0.27\cdotδ$的经验值周围，但目前不可能在现有的不确定性知识范围内科学地确定地声明\emass为正值。量化，更好地理解，然后进一步减少不确定性，使用现代统计和计算技术，从分析实验数据中提取\es 0和\l 0是非常必要的。
2013-10-03 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Effective Interactions In Neutron-Rich Matter
富中子物质中有效相互作用的性质反映在介质的状态方程（EOS）中，这是几个状态变量之间的关系。自旋和同位旋不对称性在能量平衡中起着重要的作用，并可能改变核状态方程的稳定性条件。EOS对地球实验室和宇宙中的许多核过程都有深远的影响。目前，状态方程，特别是丰中子物质的状态方程，还很不确定。重离子反应提供了一种独特的手段来约束状态方程，特别是核对称能的密度依赖性。另一方面，微观的，自洽的，无参数的方法最终需要了解核系统的基本组成部分之间的基本相互作用方面的核性质。在这个演讲中，在简要回顾了我们最近的研究自旋极化中子物质，我们讨论了约束的引力常量$G$的变化率和（快速）旋转中子星的性质，通过使用核状态方程的最新陆地核实验室数据的部分约束。
2007-10-02 nucl-th
The Nuclear Physics of Neutron Stars
中子星-质量与太阳相似但半径与城市大小相当的致密物体-包含宇宙中物质的致密形式，可以在地面实验室以及地面和空间观测站进行探测。中子星并合产生的引力波的历史性发现开启了多信使天文学的崭新时代，并将中子星推向了天体物理学、广义相对论、核物理学和粒子物理学等学科的中心。研究中子星结构所需的主要输入是其组成部分对抗引力坍缩所产生的压力支撑。这些元素包括中子、质子、电子，甚至可能还有更奇特的成分。因此，核物理在阐明中子星迷人的结构、动力学和组成方面发挥着突出的作用。
2022-10-04 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Nuclear Astrophysics in the New Era of Multimessenger Astronomy
中子星是在密度和中子质子不对称的极端条件下探索物质的独特宇宙实验室。由于其巨大的动态范围，中子星展示了无数奇异的物质状态，在正常的实验室条件下是不可能重现的。在这三个讲座中，我将讨论核物理学和天体物理学之间的强大协同作用将如何揭示这些迷人物体背后的一些最深层次的秘密。特别是，我将强调的巨大影响，第一次检测到的引力波从双中子星合并GW 170817是在约束的组成，结构和动力学的中子星。
2018-05-17 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Constraining Neutron-Star Matter with Microscopic and Macroscopic Collisions
解释高能天体物理现象，如超新星爆炸或中子星碰撞，需要对超核密度的物质有深入的了解。然而，我们对中子星核心中致密物质的了解仍然有限。幸运的是，致密物质不仅在天体物理观测中被探测，而且在地球重离子碰撞实验中也被探测。在这项工作中，我们使用贝叶斯推断相结合的数据，从天体物理学多信使观测中子星和重离子碰撞的金核在相对论能量与微观核理论计算，以提高我们的理解致密物质。我们发现，列入重离子碰撞数据表明，在致密物质的压力增加相对于以前的分析，转向更大的值，中子星半径与最近的NICER观测一致。我们的研究结果表明，从重离子碰撞实验的约束显示出显着的一致性与多信使观测，并提供补充信息的核物质在中等密度。这项工作结合了核理论、核实验和天体物理观测，并展示了联合分析如何揭示在中子星探测的密度范围内富中子超核物质的性质。
2022-06-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Neutron stars as probes of extreme energy density matter
本文综述利用中子星探测低温极端能量密度物质的观测与理论进展，强调质量、半径及夸克物质存在程度等关键问题。
2014-04-07 astro-ph.SR nucl-th
Constraining compact star properties with nuclear saturation parameters
利用相对论密度泛函理论导出的一组强子状态方程（EoS），并结合地球实验、天体物理观测（特别是GW 170817事件）和中子物质手征手征有效场论（$χ$ EFT），探讨了EoS参数化对饱和密度下定义的几个核物质特征的敏感性.我们发现致密星的总体性质对饱和密度附近的等密度偏度系数$Q_{\text{sat}}$和等矢量斜率系数$L_{\text{sym}}$最为敏感，因为我们的模型中高阶系数如$K_{\text{sym}}$是固定的.更具体地说，（i）其中$Q_{\text{sat}}$是控制致密星最大质量和半径的主要参数，而$L_{\rm sym}$在一定程度上受到中子物质$χ$ EFT的限制;（ii）质量足够大，（如果$Q_{\text{sat}}$的值足够大，可以得到同时具有超子和$Δ$共振的$M\sim 2.0~M_{\odot})$致密星;（iii）$Δ$的出现减小了正则质量（$M\sim 1.4~M_{\odot})$）致密星的半径，从而缓和了相对论密度泛函的预言与从附近孤立中子星的X射线观测中得到的推论之间的紧张关系。
2019-07-16 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear constraints on gravitational waves from deformed pulsars
最近直接探测到的引力波（GW）从二元黑洞合并（2016年，物理评论快报。116，no. 6，061102; no. 24，241103）打开了一个全新的非电磁窗口进入宇宙，使之有可能探测物理学一直隐藏或黑暗的电磁观测。除了涉及黑洞的灾变事件外，引力波还可以由涉及中子星的物理过程和系统触发。中子星的性质在很大程度上取决于富中子物质的状态方程，而富中子物质的状态方程是计算恒星结构和相关现象（如椭圆变形双星和中子星双星的引力波发射）性质的主要成分。虽然丰中子物质的状态方程仍然是相当不确定的，主要是由于在高密度下的核对称能的密度依赖性知之甚少，最近在约束对称能从地面核实验室的数据取得了重大进展。这些约束条件可以提供有用的信息，从中子星预期的GWs的限制。本文简要回顾了我们以前用地球核实验室的观测数据对椭圆形变星体的引力辐射进行约束的工作，并根据最近的引力波探测结果，利用中子星地壳破裂应变的一个乐观值，估算了15颗距地球0.16 kpc ~ 0.91 kpc的椭圆形变星体的最大引力波应变振幅。并发现它在$\sim[0.2-31.1]\times 10^{-24}$的范围内，这取决于用来计算中子星性质的状态方程的细节。的影响进行了讨论。
2016-07-19 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Nuclear constraints on the momenta of inertia of neutron stars
中子星的性质和结构是由富中子恒星物质的物态方程决定的。相对论性重离子碰撞中的集体流和粒子产生严格地限制了对称核物质的状态方程，直到大约五倍于正常核物质密度，而最近的实验数据中的重离子碰撞中的同位旋扩散和等标度在中等能量下大大限制了核对称能的密度依赖性在亚饱和密度。尽管要完全确定丰中子核物质的物态方程还存在许多不确定性和挑战，但地面实验室的重离子反应实验已经将丰中子核物质的物态方程限制在比文献中目前用于天体物理研究的各种物态方程所能涵盖的范围小得多的范围内。这些核物理约束可以提供更多关于中子星性质的可靠信息。在已建立的形式化的核约束的地球观测系统中，我们研究了中子星的转动惯量。重点讨论了极相对论双中子星系统PSR J 0737 -3039的A组分。其转动惯量在1.30和1.63 $(\times10^{45}g$ $cm^2)$之间。此外，壳核边界处的过渡密度在$ρ_t=[0.091-0.093](fm^{-3})$的窄范围内。
2008-04-22 astro-ph nucl-ex nucl-th
Towards Understanding Astrophysical Effects of Nuclear Symmetry Energy
确定致密丰中子核物质的物态方程是核物理和天体物理的共同目标。除了可能的相变，核对称性的密度依赖性\esym是丰中子核子物质状态方程中最不确定的部分，特别是在超饱和密度下。近年来，利用各种微观核多体理论和唯象模型，在预测对称能和理解为什么对称能仍然很不确定方面取得了很大进展。与此同时，在地球核实验室和天体物理观测站的对称能探测方面也取得了重大进展。鉴于GW170817事件以及正在进行或计划进行的核实验和天体物理观测探测致密富中子物质的状态方程，我们回顾了最近的进展，并确定了新的挑战，我们对几个选定的主题了解核对称能量的天体物理效应至关重要。
2019-05-29 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Recent progress on the determination of the symmetry Energy
我们总结了目前的现状约束密度依赖的对称性能量从地面实验室测量和天体物理观测。虽然在饱和密度$ρ_{0}$下的对称能的值$E_{sym}({ρ_{0}})$和密度斜率$L$可以很大程度上取决于数据或方法而变化，但是所有现有的约束基本上与$E_{sym}({ρ_{0}}) = 31 \pm 2$ MeV和$L = 50 \pm 20$ MeV一致。超饱和密度行为的对称性能量的确定仍然是一个很大的挑战。
2012-12-03 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Limitations in constraining neutron star radii and nuclear properties from inspiral gravitational wave detections
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本研究利用Fisher信息矩阵方法，在相对论平均场理论框架下评估第三代引力波探测器对中子星状态方程和核性质的约束能力，发现旋进引力波信号在亚饱和密度区域约束较弱，导致半径测量精度受限。
2026-05-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Towards constraining QCD phase transitions in neutron star interiors: Bayesian Inference with TOV linear response analysis
本研究针对中子星内强子-夸克相变难以通过理论或实验确定的问题，基于基准EoS分析相变重构质量对观测数量及不确定性的依赖，通过构建神经网络参数化EoS并设计基于TOV方程线性响应分析的参数优化算法，为未来利用X射线和引力波测量理解中子星相变特征奠定基础。
2025-04-30 astro-ph.HE hep-th nucl-th
Impact of the equation-of-state -- gravity degeneracy on constraining the nuclear symmetry energy from astrophysical observables
在理解中子星的性质时，超致密丰中子核物质的物态方程与强场引力之间存在着简并关系。虽然人们对物态方程知之甚少，但在强场领域，选择广义相对论或替代引力理论也存在长期的模糊性。除了超子和新相的可能出现外，核子状态方程目前最不确定的部分是核对称能的密度依赖性。为了提供可能有助于打破EOS-gravity简并的信息，我们研究了由地球核实验室实验确定的不确定范围内的对称能对GR和标量张量（ST）引力理论中中子星的引力结合能和时空曲率的影响。特别地，我们着重讨论了下列参数对丰中子核子物质物态方程的影响：（1）对称核物质的不可压缩性$K_0$，（2）饱和密度下对称能的斜率$L$，（3）对称能的高密度行为。我们发现，密度斜率$L$或对称能的高密度行为的变化导致中子星的结合能和曲率的大的变化，而改变更多的约束$K_0$的影响可以忽略不计的小。使用GR和ST理论预测的差异只出现在大质量中子星上，并且明显小于由对称能量变化引起的差异。我们的结论是，在ST引力理论中，最近的相对论脉冲星测量已经打破了EOS引力简并性，而对致密性敏感的中子星性质的测量主要限制了对称能的密度依赖性.
2014-12-16 astro-ph.SR gr-qc nucl-ex
Imprints of Nuclear Symmetry Energy on Properties of Neutron Stars
近年来，在利用地面核实验室数据限制核对称能的密度依赖性方面取得了重大进展。在核物质饱和密度附近和以下，实验约束开始在一个相对狭窄的区域合并。然而，在超饱和密度下，仍然存在很大的不确定性。在总结了核对称能密度依赖性的最新实验限制后，重点介绍了核对称能对束缚能、强子-夸克相变过程中的能量释放以及中子星引力波发射的$w$模频率和阻尼时间的影响.
2011-03-23 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Probing high-density symmetry energy using heavy-ion collisions at intermediate energies
用于描述核物质中子质子单粒子能量之差的对称能，最近20年得到了核物理学界的广泛关注。在饱和核密度附近，对称能的数值及斜率基本得到约束，然而其高密行为至今仍具有很大的不确定性。当前，探测对称能的研究计划正在世界范围内能够提供放射性束流的实验室展开。在相关实验的同时，我们从理论上发展了更先进的同位旋相关输运模型，包括核子-核子短程关联和重子-重子散射截面的介质内同位旋相关等新物理。提供了新的高密度对称性能量的灵敏探针，如挤出中子质子比、光子和轻团簇以及奇异性或隐奇异性介子的产生等。指出了用敏感观测量探测高密度对称能量的盲点。基于不同的输运模型，对常用的对称能灵敏探针的模型依赖性进行了深入的研究。提出了一个高发射能中子质子比的定性观测量，用于定性探测高密度对称能。对探测到的对称能密度区进行了详细的研究。研究了核子-核子短程关联对重离子碰撞中对称能的一些敏感可观测量的影响。提出了在输运模型中引入饱和点对称能的斜率信息来探测对称能的曲率。
2020-07-20 nucl-ex nucl-th
Probing Nuclear Symmetry Energy and its Imprints on Properties of Nuclei, Nuclear Reactions, Neutron Stars and Gravitational Waves
近年来，利用地面核实验和天体物理观测数据，在将核对称能限制在核物质饱和密度或以下方面取得了重大进展。然而，许多有趣的问题仍然有待研究，特别是在超饱和密度。在本讲义中，在简要总结了目前对饱和密度附近核对称能的限制之后，我们首先讨论了对称能与同位旋非对称核介质中单核子势的等势和动量依赖性之间的关系。然后讨论了张量力引起的中子-质子短程关联（SRC）对核对称能的影响。最后，作为核对称能对中子星和引力波性质影响的一个例子，我们说明了高密度对称能对合并双星中中子星潮汐极化率的影响。
2012-12-05 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Equation of state in neutron stars and supernovae
本研究围绕中子星与超新星中的物态方程展开，介绍了致密物质性质的研究方式，梳理了中子星、超新星及中子星并合中物态方程的作用，还综述了不同类型的强子-夸克转变及其特征。
2022-06-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Scale-Invariant Hidden Local Symmetry, Topology Change and Dense Baryonic Matter
当尺度对称性被实现为低能强相互作用中的隐藏局部对称性以达到尺度不变的隐藏局部对称（HLS）理论时，标量$f_0(500)$可以被解释为伪Nambu-Goldstone（pNG）玻色子，即，自发破缺的标度不变性，加入赝标pNG玻色子$π$和物质场$V=(ρ,ω)$作为相关的自由度。实现skyrmion-half-skyrmion跃迁预测在大$N_c$在QCD中的密度约两倍的核物质密度发现在晶体模拟致密skyrmion物质，我们确定的内在密度依赖（IDD）的尺度不变的HLS拉格朗日匹配到QCD在匹配的尺度$Λ_M$的“裸参数”。通过双抽取重整化群$V_{lowk}$形式，将所得的有效拉格朗日量（参数随系统密度缩放）应用于与大质量致密星相关的核物质和稠密重子物质。我们令人满意地预测了正常核物质的性质，更重要的是{ \it预测}了致密致密星物质的EoS，定量地解释了来自地面和空间实验室的现有数据。我们解释了由此产生的致密星物质的结构，揭示了隐藏的尺度对称性和隐藏的局部对称性的组合如何在压缩的重子物质中表现出来。
2016-04-04 hep-ph nucl-th
Influence of the crust on the neutron star macrophysical quantities and universal relations
由于多信使观测，中子星宏观物理性质的测量提供了限制核物质性质的可能性。事实上，冷和密集的物质内发现中子星，特别是在其核心，是无法访问的地面laborators.We调查的后果，使用状态方程，采用模型的核心和地壳，不计算一致的中子星宏观物理性质，对一些所谓的普遍关系和引力波观测得到的约束。我们使用文献中发现的各种处理方法将不一致的核壳状态方程连接在一起。然后我们计算每个模型的质量、半径、潮汐变形能力和转动惯量。最后，我们评估的差异时得到的中子星宏观物理性质一致的模型，为整个恒星和非一致的。使用与地核不一致的地壳模型会给宏观物理参数带来误差，其误差可能与当前和下一代望远镜的估计精度一样大。文献中报道的一些普遍关系的精度被高估。我们确认地壳的方程对宏观物理性质的影响是有限的。如果把核和壳模型在0.08-0.1 fm $^{-3}$附近的重子密度联系起来，那么完全一致的状态方程和非一致的状态方程所得结果之间的差异就可以减小。地壳的方程式不能用目前的多信使观测和不久的将来的观测来探测。
2021-07-07 astro-ph.HE nucl-th
Impact of the nuclear symmetry energy on the post-merger phase of a binary neutron star coalescence
核对称能在决定致密、富含中子物质的状态方程中起着关键作用，而这种状态方程决定着地球上核物质以及天体物理学上的中子星的性质。PREX合作组最近对中子皮厚度的测量对核对称能L的斜率产生了新的限制，这可以直接与第一颗双星中子星合并螺旋GW170817的引力波观测结果进行比较。在本文中，我们探索了一种可能限制斜率L的新机制，核对称能量与未来引力波事件：合并后阶段一个双中子星合并。特别是，我们超越的inspiral阶段，在那里的斜率参数L的印记可以推断从测量的潮汐变形性，考虑印记合并后的动力学，引力波发射，和动态质量喷射。为此，我们在完全广义相对论中使用新的有限温度状态方程，系统地改变L，进行了一组目标中子星合并模拟。我们发现，合并后的动力学和引力波发射对核对称能的斜率几乎不敏感。相比之下，我们发现，动态质量喷射包含一个弱的L的印记，与大的L值导致系统增强喷出物。
2021-07-14 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
