Towards an empirical unified crust-core description of neutron stars
了解地壳和内核的性质以及它们的界面对于精确地模拟诸如故障、X射线爆发或中子星振荡等现象的天体物理学模型是必不可少的。为了研究壳核性质，必须建立一个统一一致的方案来描述地壳中的团簇物质和核中的均匀物质。中子星壳的低密度区是可以进行地球核实验的。为了发展一个一致的描述的地壳和核心的中子星在同一形式主义，我们使用密度泛函计划，与模型系数在均匀物质直接相关的经验核观测。在这项工作中，我们将这个计划扩展到非均匀物质来描述地壳中的核。然后，我们测试这个计划对核可观测。
2017-09-14 nucl-th
Pairing Correlations and Thermodynamic Properties of Inner Crust Matter
在这篇评论文章中，我们讨论了核团簇应该与非定域中子共存的密度区域内地壳物质的配对相关性的影响。在有限温度Hartree-Fock-Bogoliubov方法的框架下，使用零程核力来处理对关联。在简短的介绍和形式主义的介绍之后，我们讨论了配对相关如何影响内地壳物质的结构，即，质子中子比和维格纳-塞茨细胞的大小。然后，我们展示了如何配对的相关性的影响，虽然中子的比热，热化的地壳的情况下，快速冷却的情况下。
2012-01-13 nucl-th
Neutron Star Crust and Molecular Dynamics Simulation
在本书的这一章中，我们回顾了实验室中、白矮星内部和中子星地壳中的等离子体晶体。我们描述了一个分子动力学的形式主义，并显示了许多中子星地壳性质，包括冻结时的相分离，扩散，断裂应变，剪切粘度和核面食的动力学响应的结果。最后，我们总结并讨论未来的开放问题和挑战。
2011-09-23 astro-ph.SR nucl-th
Thermal conductivity and impurity scattering in the accreting neutron star crust
采用路径积分蒙特卡罗（PIMC）方法计算了中子星壳外层强关联多组分离子等离子体的电子热导率。这使我们能够隔离离子的低能响应，并使用它来计算电子散射率和电子热导率。我们发现，散射率增强了2-4倍的早期计算的基础上更简单的电子杂质散射形式主义。这一发现直接影响了在瞬态吸积中子星中观察到的热弛豫的解释，并对吸积过程中地壳中发生的成分和核反应产生了影响。
2016-05-21 astro-ph.HE nucl-th
Effects of the U-boson on the inner edge of neutron star crusts
我们探讨了与核子弱耦合的光矢量$U$ -玻色子对中子星的液核与固体壳分离的内边缘处的跃迁密度$ρ_{t}$和压力$P_{t}$的影响。三种方法，即，本文采用几何方法、曲率矩阵方法和Vlasov方程方法，用Skyrme有效核子-核子相互作用确定了跃迁密度$ρ_{t}$。我们发现，由于$U$ -玻色子交换的有限程相互作用，$ρ_{t}$和$P_{t}$不仅依赖于耦合强度与$U$-玻色子$g^{2}/μ^{2}$质量平方的比值，而且还依赖于其质量$μ$.特别是，我们的研究结果表明，$ρ_{t}$和$P_{t}$是敏感的$g^{2}/μ^{2}$和$μ$，如果$U$ -玻色子质量$μ$大于约2兆电子伏。此外，我们还发现，$g^{2}/μ^{2}$和$μ$对中子星的质量-半径关系和总转动惯量的地壳部分都有显著的影响。此外，我们还基于密度矩阵展开方法研究了$U$ -玻色子的交换项贡献，证明了交换项对核物质状态方程以及$ρ_{t}$和$P_{t}$的影响一般可以忽略。
2012-03-24 astro-ph.SR hep-ph nucl-ex
Towards a quantal dynamical simulation of the neutron-star crust
我们提出了一种新的方法来研究体费米子系统，如中子星地壳的动力学。通过在费米子分子动力学中引入周期边界条件，研究体费米子系统中由反对称化引起的长程多体关联成为可能。所提出的技术处理的自旋和费米性质的核子明确，并允许调查系统的动力学。尽管增加了与周期性边界条件相关的复杂性，但所提出的形式主义在计算上仍然是可行的。
2010-11-15 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech nucl-th
Neutron Star Crust Can Support A Large Ellipticity
本研究采用Gittins等人2021年的形式体系与横向形变力，得出中子星壳层最大椭率为7.4×10⁻⁶，佐证旋转中子星或为强连续引力波源。
2022-10-21 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Neutron star properties and the equation of state for its core
对于核壳用同一核模型描述的中子星物质，目前还没有统一的状态方程。然而，使用非统一的状态方程并在地壳和地核之间进行简化的匹配，已被证明会在半径确定中引入不确定性，其可能大于下一代X射线卫星的预期精度。我们的目标是消除中子星半径和质量对地壳详细模型和壳核匹配过程的依赖性。本文通过求解中子星壳流体静力平衡近似方程，得到了一个精确的半径公式，它只依赖于核质量和半径，以及核壳界面和壳表面的重子化学势。对于一个完全增生的地壳，我们还需要每一个增生核子的深部地壳总加热值。对于典型的中子星质量，近似方法可以确定中子星半径，误差约为0.1%（约10 m，相当于地壳厚度的1%误差）。这种形式适用于具有催化壳或完全吸积壳的中子星。两个模型之间中子星半径的差异与由于深部地壳加热而释放的总能量成正比。对于描述中子星核心的致密物质的给定模型，中子星的半径可以独立于地壳模型而精确地确定，其精度比下一代X射线卫星预期的约5%要好得多。这样就可以避免使用地壳和地核的非统一状态方程时可能出现的半径不确定性问题。
2016-11-04 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Stability of thin-shell interfaces inside compact stars
我们使用薄壳Darmois-Israel形式主义来建模和评估致密恒星内分离相的界面的稳定性，例如核心和地壳。我们在最简单的情况下，一个不可压缩的明星，在恒压相变，并在奇怪的夸克星壳的情况下，这种治疗的相关性和非平凡性。
2015-01-05 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
Strong magnetic fields and pasta phases revisited
本研究采用含表面项与库仑项的可压缩液滴模型，结合两种不同对称能斜率的相对论平均场模型，计算强磁场下中子星内壳结构，发现磁场致非均匀区延展依赖对称能，且旋节线不稳定性或源于外核密度涨落，该模型可更精准估算壳核转变参数与壳半径。
2023-04-28 astro-ph.HE nucl-th
Kinetic-theory approach to low-energy collective modes in nuclei
本文从统一的角度讨论了有限系统线性化Vlasov方程的两种不同解，即固定边界条件和运动边界条件。本文研究了一个确定集体核振荡本征频率的条件，该条件可以从运动表面解中得到，并适用于最低多极的等幅振荡。与低能量表面激励有关的摩擦和质量参数的解析表达式推导和它们的值相比，由其他模型给出的值。与其他方法相比，既有相似之处，也有不同之处，但在许多情况下与其他模型之一取得的密切一致表明，尽管存在一些重要差异，但这两种方法基本上是等同的。基于弗拉索夫方程的形式主义更透明，因为它导致分析表达式，可以作为进一步改进模型的基础。
1999-07-08 nucl-th
Crystallization of the outer crust of a non-accreting neutron star
中子星（NS）的内部通常被认为是由冷催化物质组成的。然而，外层在恒星形成和冷却过程中不太可能保持完全平衡，特别是在结晶之后。我们研究了冷却和平衡组成的外层的NS结晶。在这里的杂质参数，通常是一个自由参数在冷却模拟，计算自洽使用的微观模型，最近已经确定了一个统一的状态方程。我们遵循的多组分库仑液体等离子体（MCP）的核分布的演变完全自洽，适应一般的形式主义最初开发的超新星核心的描述。我们计算的杂质参数在结晶确定的单组分等离子体（OCP）近似。我们的分析表明，在OCP近似得到的组成的急剧变化被平滑时，允许一个完整的核分布。熔化时的库仑耦合参数被认为是合理的接近正则值175，除了特定的压力，发生过冷在OCP近似。我们的MCP治疗导致非单调变化的杂质参数与压力。它的值可以变化几个数量级，达到约50，表明地壳可能由纯（高导电性）和不纯（高电阻性）层交替组成。本文的结果补充了最近用同一模型得到的统一状态方程。我们的自洽的方法热MCP表明，杂质的存在下，在外壳的NS是不可忽略的，并可能有相当大的影响输运性能。反过来，这可能对NS的冷却及其磁旋转演化具有重要意义。
2019-12-05 astro-ph.HE nucl-th
Fully antisymmetrised dynamics for bulk fermion systems
中子星的壳幔是具有空间局域性的非均匀体系统的典型例子。当在低温下模拟这样的系统时，就像地壳中的情况一样，人们必须与反对称的多体状态一起工作，以获得正确的费米子行为。费米子分子动力学是一个合适的选择，它是用定域波包的反对称产物来工作的。在费米子分子动力学形式中加入周期性边界条件，将使中子星的地壳作为一个体量子系统进行研究成为可能。不幸的是，反对称性是一种非局域纠缠，它远远超出了周期性重复的单胞。在这一过程中，我们给出了一个简要的概述如何周期边界条件和费米分子动力学可以结合在一起，而不截断的多体状态的反对称诱导的长程多体关联。
2011-11-14 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Superfuidity in neutron-star matter
相关基函数微扰理论和集团展开的形式主义最近被用来获得一个有效的相互作用，从一个国家的最先进的核哈密顿量。我们报告的超流间隙在纯中子物质的研究结果，与形成库珀对在$^1S_0$部门。计算已经进行了使用CBF有效相互作用的改进版本，其中三个核子力被考虑使用一个现实的微观模型。我们的研究结果表明，超流转变发生在对应于中子星内壳的密度，并列入三核子相互作用导致费米面的能隙相当大的减少。
2017-05-18 nucl-th
Density matrix expansion for the MDI interaction
通过假设与同位旋和动量相关的MDI相互作用具有类似于Gogny类有效两体相互作用的形式，并且动量相关性仅来源于有限程交换相互作用，我们通过将均匀核物质中的势能密度泛函与输运模型中通常给出的和广泛使用的势能密度泛函进行比较来确定它的参数中能重离子碰撞中的同位旋效应以及研究热的非对称核物质和中子星物质的性质。然后，我们使用的密度矩阵的扩展，从所得到的有限程交换相互作用的一个有效的Skyrme类零程相互作用与密度相关的参数。作为应用，我们利用由线性化的中子星物质的Vlasov方程导出的稳定性条件，研究了中子星壳内边缘的跃迁密度和压强。
2010-09-22 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Three-dimensional orbital-free density functional theory description of nuclear pasta in the inner crust of 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）
基于三维无轨道密度泛函理论，提出自洽扩展托马斯-费米方法，高效描述中子星内壳中核 pasta 的各种构型，无需几何形状经验假设。
2026-09-21 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas nucl-th
Building a realistic neutron star from holography
我们采用最近改进的描述稠密重子物质的Witten-Sakai-Sugimoto模型来构造中子星。与以前的全息方法相比，同位旋不对称的存在使我们能够实现β平衡和电荷中性。因此，我们能够在相同的形式主义内模拟恒星的地壳，并动态地计算壳核过渡的位置。在表明重子的简单点状近似不能满足天体物理学约束后，我们证明了我们改进的描述确实可以解释满足当前实验对质量、半径和潮汐变形性的约束的中子星。然而，我们也指出了在参数拟合和大$N_c$文物的紧张局势，并讨论如何在未来潜在地解决它们。
2022-02-28 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Superfluid extension of the self-consistent time-dependent band theory for neutron star matter: Anti-entrainment versus superfluid effects in the slab phase
本研究基于超流体扩展的含时密度泛函理论发展了自洽含时超流能带理论，应用于中子星内壳平板相，发现超流性导致平板集体质量大幅降低的反夹带效应，并揭示了准粒子共振新现象。
2024-06-19 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas nucl-th
Minding one's P's and Q's : from the one loop effective action in quantum field theory to classical transport theory
量子场论中的单圈有效作用量可以表示为世界线上的量子力学路径积分，内部对称性由格拉斯曼变量表示。在本文中，我们开发了一个实时，多体，世界线形式主义的一个循环的有效行动。特别地，我们研究了热QCD，得到了经典的输运方程，正如利蒂姆和曼纽尔所证明的，在适当的极限下，它简化为首先由伯德克尔得到的非阿贝尔玻尔兹曼-朗之万方程。在弗拉索夫极限下，经典动力学方程是对应于硬热回路有效作用的方程。我们还讨论了热门$ϕ^4$理论的虚时间世界线形式，并阐明了它与经典输运理论的关系。
1999-11-16 hep-ph hep-th nucl-th
Slowly rotating superfluid Newtonian neutron star model with entrainment
我们发展了一种形式主义来模拟慢旋转的超流牛顿中子星。双流体模型被用来描述物质，其中一种流体是被认为存在于成熟中子星的内部地壳和核心中的超流中子，而另一种流体是剩余成分（地壳核，核心超导质子，电子等）的电荷中性聚集体。我们包括夹带效应，这是两种流体之间的非耗散相互作用，其中一种流体中引起的动量将导致另一种流体的部分质量被携带。描述旋转平衡（即轴对称和静止配置）的方程近似使用慢旋转近似;在两种流体的旋转速率方面的扩展，其中仅保留到二阶的项。我们的形式主义允许中子以不同于带电组分的速率旋转。对于一个特殊的状态方程，这是在两个质量密度和相对速度的流体的平方，我们找到了一个解析解的慢旋转方程。这一结果提供了一个优雅的推广到两个流体问题的标准表达式为一流体多面体${\cal E} \propto ρ^2$。模型的状态方程包括夹带和一般足以考虑到现实的价值观，说，质量和半径的明星。它还包括一个可以与出现在更现实的状态方程中的“对称能”相关的项。我们使用解析解来探讨两种流体之间的相对旋转，"对称能"项，夹带如何影响中子星的局部粒子分布，以及全球的开普勒极限，椭圆率和转动惯量的数量。
2001-07-10 astro-ph gr-qc nucl-th
Dynamics of the chiral phase transition
本研究的目的是寻找重离子碰撞中手征相变的特征。研究波动的影响，例如，本文对线性西格玛模型进行了（3+1）维动力学数值模拟。手征场被近似为经典平均场，夸克被描述为Vlasov方程中的准粒子。额外的动力学是通过夸克-夸克和夸克-σ-场相互作用实现的。对于场-粒子相互作用的一致性描述，一个新的Monte-Carlo-Langevin形式主义已被开发和讨论。
2013-11-26 hep-ph nucl-th
Maximum Mass of the Hot Neutron Star with the Quark Core
考虑了具有夸克核、夸克-强子物质混合相和强子物质壳的热中子星，确定了强子相和夸克相的物态方程，并在Gibbs条件下得到了混合相的物态方程。最后，我们计算了有夸克核的热中子星的结构，并与无夸克核的热中子星的结构进行了比较。对于夸克物质的计算，我们使用了MIT袋模型，其中系统的总能量被认为是粒子的动能加上袋常数。对于强子物质的计算，我们采用了最低阶约束变分（LOCV）形式。计算结果表明，有夸克核的热中子星的最大引力质量与无夸克核的结果有很大的不同。
2010-12-14 astro-ph.SR nucl-th
Elementary excitations in homogeneous superfluid neutron star matter: role of the neutron-proton coupling
中子星的热演化受到表征恒星物质的元激发的影响。特别是，低能激发，具有动量线性的光谱，可以在中微子的发射和传播中发挥重要作用。在本文中，我们集中在质子超流性区域的基本模式，其中中子分量预计有一个非常小的或零的配对间隙。在库仑相互作用和核相互作用的基础上，我们研究了质子、中子和电子的整体谱函数。这项研究是在随机相位近似的框架下进行的，为了描述超流系统的响应而进行了推广。我们使用的形式确保广义沃德等式得到满足。尽管它们的相对小的分数，质子变成修改的中子谱函数作为核中子-质子相互作用的结果。这种效应在密度较低时特别明显，就在地壳下面，密度接近饱和值，而在密度增加时，中子和质子主要是去耦的。质子光谱函数的特征在于低于$ 2Δ$的伪Goldstone模式，配对间隙的两倍，以及高于$ 2Δ$的配对破坏模式。后者在较高的动量时并入正常相位的声音模式。中子谱函数仅在较高密度下发展出集体声模式。电子在较低动量时对质子-质子相互作用有较强的屏蔽作用，在较高动量时与质子解耦。
2017-08-12 nucl-th
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
A Hydrodynamic Approach to the Study of Anisotropic Instabilities in Dissipative Relativistic Plasmas
我们开发了一个纯粹的流体动力学的形式主义来描述碰撞，各向异性不稳定性的相对论等离子体，通常描述与动力学理论工具。我们的主要动机是这样一个事实，即粗粒模型的高粒子数系统提供更清晰和全面的物理描述这些系统比纯粹的动力学方法，可以更容易地测试实验以及数值。特别是，我们的目标是开发一个理论，描述了一个背景的非平衡流体配置和它的扰动，能够占后者对前者的反作用。我们的方程组包括能量动量张量和电流的通常守恒定律，以及两个新的张量方程，它们编码了耗散信息。为了与动力学理论联系起来，我们将不同的张量写成非平衡单粒子分布函数（1 pdf）的矩，为了说明的目的，我们采用类似梯度的形式。虽然这种选择限制了形式主义对离平衡不远的状态的适用性，但它保留了基本动力学理论的主要特征。我们假设Vlasov-Boltzmann方程的有效性，与Anderson-Witting处方，这是更适合于高度相对论性系统比Marle的（或Bhatnagar，Gross和Krook）的形式给出的碰撞积分，并推导出守恒律采取相应的时刻。我们应用我们的发展来研究各向异性，但轴对称的背景下出现的不稳定性。对于小偏差的各向同性，我们发现正常模式的色散关系，这承认不稳定的解决方案的参数空间的值范围很广。
2016-11-22 hep-ph nucl-th physics.flu-dyn
Neutrino emissivity in the quark-hadron mixed phase of neutron stars
利用各种状态方程模型进行的大量理论研究表明，在高质量中子星的核中，夸克物质可能以极高的密度存在。也已经表明，从强子物质到夸克物质的相变将导致扩展的混合相区域，其将通过净电荷分离相以使相的总能量最小化，从而导致晶格的形成。中子星核心中夸克物质的存在可能会对其热演化产生重大影响，数千年来，中微子发射主要促进了热演化。在这项工作中，我们调查的影响，晶体夸克强子混合相可以从核心的中微子发射率。为此，我们使用相对论平均场近似模型强子物质和夸克物质的三味Nambu-Jona-Lasinio模型的非定域扩展计算状态方程。接下来，我们确定的夸克强子混合相的程度和它的晶体结构使用Glendenning建设，允许形成球形斑点，棒，板罕见的相位几何形状。最后，我们利用中子星壳中类似过程的形式，计算了由于电子-晶格相互作用引起的中微子发射率。我们发现，由于晶体夸克强子混合相的存在下的中微子发射率的贡献是相当大的其他机制相比，在相当低的温度（$\lesssim 10^9$ K）和夸克分数（$\lesssim 30\%$），由于晶格振动的贡献是微不足道的静态晶格的贡献。
2016-01-17 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
