Nuclear pasta in supernovae and neutron stars
在超新星核和中子星壳中，预计会存在具有奇特形状的核，如棒状和板状核。这些细胞核统称为核“面食”。在过去的几十年里，已经使用各种方法研究了在平衡态中面食相的存在。近年来，利用分子动力学模拟揭示了pasta相的形成过程，这是一个长期存在的问题。本文首先介绍了超新星和中子星的天体物理背景，并回顾了pasta相的研究历史。然后，我们重点介绍了最近的研究面食相的形成过程。最后，我们将讨论未来的重要问题有关的面食阶段：他们的天体物理学证据和后果。
2012-04-13 astro-ph.SR cond-mat.other nucl-th
Glassy quantum nuclear pasta in neutron star crusts
我们通过在导致壳核转变的密度下进行大量的三维Hartree-Fock+BCS计算，研究了中子星壳中的核面食相。我们调查的形状参数空间的面食在恒定的压力。意大利面条，华夫饼，烤宽面条，双连续相和圆柱形孔占据当地的最小值在所得的吉布斯能表面。双连续相，其中中子气体和核物质在所有维度上连续延伸，因此质子是离域的，出现在大范围的深度。我们的研究结果支持的想法，核面食是一个玻璃状系统。多种面食配置共存于一个给定的地壳层。在$10^8$ - $10^9$ K级的特征温度下，不同的相被冻结成区域，我们估计其尺寸为晶格间距的1-50倍，并且局部密度和电子分数可以在该区域上变化。在这个温度以上，几乎没有长程序，物质是非晶态固体。电子散射域边界可能有助于意大利面食相的无序电阻率。退火的域可能会发生在冷却过程中，在地壳加热过程中的局部极小值的重新填充可能会导致温度依赖的地壳深层的传输特性。我们确定了4个不同的区域：（1）核面食首先出现为局部极小值，但球形核是基态;（2）核面食成为绝对极小值，但球形核仍然是局部极小值（3）只有核面食出现在局部极小值中，质子仍然位于至少一个维度上（4）只有面食出现，质子是离域的。整个面食区域可以占据高达70%的地壳质量和40%的厚度，质子离域的层可以占据地壳质量的45%和厚度的25%。
2021-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Beyond Nuclear Pasta: Phase Transitions and Neutrino Opacity of Non-Traditional Pasta
在这项工作中，我们专注于不同的长度尺度内的核子动力学的条件下，根据中子星地壳，与半经典分子动力学模型，研究在欠饱和密度的同位旋对称物质。当温度变化时，我们发现存在固-液相变，这也可以用形貌转变来表征。对于更高的温度，高于这个相变，我们研究了中微子的不透明度，并发现，在液相中，低动量中微子的散射仍然很高，即使结构的形态显着不同于传统的核面食。
2014-06-05 nucl-th
Nuclear pasta structures in neutron stars and the charge screening
核子物质的非均匀结构在亚核密度和核密度以上被认为是不均匀的：它们分别被称为核面和K介子面。我们数值研究这些阶段的相对论平均场和电场的密度泛函理论的装置，电场适当考虑。我们的研究结果表明，这些不均匀的结构上的电荷屏蔽效应的一个特殊的作用。
2005-02-15 nucl-th
From nuclei to nuclear pasta
为了向从业者介绍核面食的研究，本文简要回顾了用于研究核子动力学的方法的演变。这是随后与经典分子动力学（CMD）的扩展到无限系统的更完整的描述。介绍了用于表征原子核结构的不同技术，如聚类识别算法、径向关联函数和Minkowski泛函。当库仑相互作用通过两种常见的方法引入时，我们达到了扩展CMD的全部功能，并给出了其对结构的影响。我们以一些最后的评论结束这篇文章。
2011-11-04 astro-ph.SR nucl-th
Nuclear pasta structures at high temperatures
本文在相对论平均场模型的框架下，采用高斯-费米近似，研究了高温下原子核的pasta结构。获得典型的面食结构（液滴、棒、板、管和气泡），其形成各种晶体构型。这些核面食的属性检查在一个三维的几何形状与反射对称性，其中最佳的晶格常数是固定的复制液滴/气泡密度，最大限度地减少自由能采用球形或圆柱形近似的维格纳-塞茨细胞。发现不同的晶体结构可以通过体积守恒变形相互演化。对于固定的密度和温度，不同形状和晶格结构的核面团的每个重子的自由能的差异通常在几十keV的数量级上，这表明这些结构可能共存。随着温度的升高，热力学波动预计会破坏核面食结构的长程有序。然后，我们估计的临界条件核面食变得无序，表现得像液体，这是敏感的密度，温度，质子分数，和核形状。如果我们进一步提高温度，最终核团的不均匀结构变得不稳定，并转化为均匀的核物质。估计了核物质的相图，这对理解中子星的演化、超新星动力学和双中子星合并等问题有一定的参考价值。
2022-09-27 astro-ph.HE nucl-th
Solving the Nose-Hoover thermostat for Nuclear Pasta
在这项工作中，我们提出了一个解决核物质系统的分子动力学运动方程的描述核面食的哈密顿变量的计算。通过使用Nosé-Hoover恒温器保持温度固定，并且通过依赖于位置和动量的半经典势来模拟相互作用。
2006-07-13 nucl-th
Upper limits on the observational effects of nuclear pasta in neutron stars
奇异的核形状存在于底部的中子星内地壳-核“面食”-观测现象的影响进行了估计，通过比较的限制情况下，这些阶段有一个消失的剪切模量，他们有一个结晶固体的剪切模量。我们估计扭转地壳振动和最大四极椭圆度地壳可持续的影响。地壳成分和过渡密度计算一致的全球性，使用液滴模型与散装核物质状态方程（EoS），允许系统的变化的核对称性能量。对称能J及其在核饱和密度下的密度依赖性L是决定地壳厚度、可能出现面食的密度范围以及诸如半径和转动惯量等全局性质的主要核输入。我们显示的重要性，计算全球中子星属性在同一基础上的地壳EoS，并表明，在实验可接受的L值的范围内，面食阶段可以改变地壳频率的三个因素，超过超流性的影响，地壳模式，并减少最大四极椭圆可持续的地壳的数量级。意大利面阶段的签名和对称能量对潜在的可观测量的密度依赖性突出了使用天体物理观测来约束致密的富含中子的物质的EoS和意大利面阶段的属性的可能性。
2011-08-11 astro-ph.SR nucl-th
Fast neutrino cooling of nuclear pasta in neutron stars: molecular dynamics simulations
快速中微子发射的直接URCA过程可以发生在不均匀的核面团阶段，预计在中子星的内壳。在这里，核子在核子面中的周期性势允许直接URCA反应满足动量守恒。我们改进了早期的工作，通过模拟各种各样的面食阶段（意大利面，华夫饼，千层面，和反意大利面）与大规模的分子动力学模拟。我们发现，在核面中直接URCA反应产生的中微子光度比NS核中修正的URCA反应产生的中微子光度大3 ~ 4个数量级。因此，来自pasta的中微子辐射可能会主导来自核心的辐射，这可能会显著影响中子星的冷却
2020-09-29 nucl-th
Thermal Fluctuations in Nuclear Pasta
尽管它们与天体物理学有关，但在高温下，核面食相相对未被研究。我们提出了分子动力学模拟的对称核物质的几种拓扑结构的“千层面”在一定的温度范围内研究面食均匀过渡。使用闵可夫斯基泛函，我们量化的趋势，所占的体积，表面积，平均宽度和欧拉特性。面食的表面位移的幅度随着温度的增加而增加，这产生了短暂的拓扑缺陷，例如接近熔化的孔和细丝，从而导致随着温度增加表面曲率的幂律。我们计算了静态结构因子，并报告了意大利面的剪切粘度和导热系数，发现剪切粘度在熔融温度下最小。这些结果可能有影响的热弹性性质的核面食和有限的温度修正面食密度的状态方程。
2021-04-29 astro-ph.HE cond-mat.soft nucl-th
Phase transitions and symmetry energy in nuclear pasta
已知处于亚饱和密度的冷的和同位旋对称的核物质形成所谓的面食结构，而面食结构又经历特殊的相变。在这里，我们调查，如果这样的面食和它们的相变生存在同位旋不对称的核物质，以及这种面食配置的对称性能量是否连接到的同位旋含量，面食的形态和相变。我们发现，在质子中子比为x=0.3，0.4和0.5，密度为0.05 1/fm $^3$ < $ρ$ < 0.08 1/fm $^3$，温度T<2 MeV的同位旋不对称系统中，确实形成了意大利面.使用的工具（如热量曲线，林德曼系数，径向分布函数，柯尔莫哥洛夫统计，欧拉功能）的组成的面食，确定存在的均匀结构，隧道，空的区域，空腔和过渡这些区域之间。观察到对称能在不同的相中达到不同的值，表明其依赖于核物质结构的形态。
2018-03-23 nucl-th
Effect of topological defects on "nuclear pasta" observables
[背景]核物质的“面食”相可能在中子星的结构和演化中起着重要作用。最近的工作表明，核面食具有高电阻率，这可以解释的存在下，长寿命的拓扑缺陷。这些缺陷作为杂质，降低了意大利面的导热性和导电性。[目的]定量研究拓扑缺陷对核团输运性质的影响，并利用杂质参数$Q_{\text{imp}}$估计这种影响。[方法]将平行排列在核意大利面板（完美意大利面）中的多达409\,600个核子的分子动力学模拟与拓扑缺陷连接的意大利面板（不纯意大利面）的模拟进行对比。从这些模拟比较完美和不纯面食的粘度和导热性，以获得由于缺陷的存在而产生的有效杂质参数$Q_{\text{imp}}$。[结果]计算得到的纯面团和不纯面团的粘度和导热系数均为各向异性，在垂直于面团的方向上达到峰值，在平行于面团的方向上达到最小值，接近于零。在我们的409\,600核子模拟中，连接意大利面片的拓扑缺陷平均降低了约37%的热导率和粘度。我们估计了一个有效的杂质参数，由于缺陷的顺序$Q_{\text{imp}}\sim30$。[结论]核物质的面相中的拓扑缺陷具有类似于晶格中杂质的作用。由缺陷引入的不规则性降低了系统的热导率和电导率以及粘度。该效应可通过大杂质参数$Q_{\text{imp}}\sim30$进行参数化。
2016-02-09 astro-ph.HE nucl-th
Impact of nuclear "pasta" on neutrino transport in collapsing stellar cores
核“意大利面”，即致密物质中的非球形核，预计会出现在坍缩的超新星核心中。我们展示了如何面食阶段影响中微子输运截面通过弱中性电流使用几个核模型。这是第一次考虑有限温度效应计算具有棒状和板状核的相的中微子不透明度，这是量子分子动力学很好地描述的。我们还发现，在坍缩的后期阶段，pasta相可以占据超新星核心质量的10- 20%。
2007-04-18 astro-ph nucl-th
Influence of the symmetry energy on nuclear pasta in neutron star crusts
本文研究了对称能对中子星核相和壳核相变的影响。本文采用相对论平均场方法和共存相方法研究了中子星内壳中存在的pasta相的性质。结果表明，核对称能在饱和密度下的斜率对壳核相变和帕斯塔相性质起着重要的作用。研究得到的壳核跃迁密度与对称能量斜率的相关性与其他方法得到的结果一致。
2014-05-15 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear pasta in hot and dense matter and its influence on the equation of state for astrophysical simulations
我们探讨了超新星物质中出现的核面食的性质，即，在有限温度下的物质，具有固定的质子分数。用可压缩液滴模型研究了具有一系列几何形状的pasta相，在该模型中，核物质分离成核子的稠密液相和核子与$α$粒子的稀气相.两个共存相的平衡条件是由最小化的总自由能，包括表面和库仑贡献，这是明显不同于吉布斯条件的相平衡，由于有限尺寸效应。与只考虑球形核的结果相比，pasta相的引入可以延迟向均匀物质的转变，并扩大相图中的非均匀物质区域。用CLD模型计算得到的热力学量与用Thomas-Fermi近似进行天体物理模拟的实际状态方程表中的热力学量是一致的。据发现，各种面食形状的密度范围取决于温度$T$和质子分数$Y_p$。此外，核对称能及其密度依赖性可能在确定pasta相的性质中起着至关重要的作用。我们的研究结果表明，pasta相图是最敏感的依赖于对称能斜率$L$，特别是在低-$Y_p$和高-$T$区域。
2020-07-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Understanding nuclear "pasta": current status and future prospects
在超新星的核心和中子星的壳中，原子核可以采取有趣的形状，如棒或板等，它们被称为核“面食”。“近年来，我们研究了面食阶段，重点是量子分子动力学（QMD）方法的动力学方面。在这篇文章中，我们回顾了这些作品。我们也专注于库仑相互作用的治疗。
2006-10-28 astro-ph nucl-th
Nuclear pasta and supernova neutrinos at late times
核子被排列成管状、片状或其他复杂形状的核面食，预计在核心坍缩超新星（SNe）中的密度略低于核密度。我们用分子动力学模拟计算了中微子-pasta相干散射的附加不透明度。我们在SNe的模拟中近似地包括这种不透明度。我们发现，意大利面减缓中微子扩散，大大增加了中微子信号在后期的10秒或更长的时间后，恒星核心崩溃。对于银河系SN来说，这个信号应该在超级神冈这样的大型探测器中清晰可见。
2016-11-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Pairing effects in nuclear pasta phase within the relativistic Thomas-Fermi formalism
本文研究了质子中子星早期和其它条件下，电子包围的非均匀核物质中的配对效应。在Wigner-Seitz单元中，在Wigner-Fermi近似下，解决了所谓的核面食相在亚饱和密度。这个问题的解决对于理解超新星爆炸后新生的中子星的物理性质具有重要意义。结果表明，在某些条件下，面团相比均匀核物质更稳定，并研究了在确定这些稳定相时对力的相关性。
2021-11-26 nucl-th
Three-dimensional calculation of inhomogeneous structure in low-density nuclear matter
在与中子星地壳区和超新星坍缩阶段有关的低密度核物质中，可能存在称为“核面食”的非均匀结构。迄今为止，对核物质的研究大多采用Wigner-Seitz盒近似，并对液滴、棒、板等几何结构进行了分析，本文基于相对论平均场模型，在相对论平均场近似下，对β平衡下质子比固定的非均匀核物质进行了全三维计算。在我们的计算中，观察到典型的面食结构。但各面状结构的密度区域存在一定差异。
2011-06-17 astro-ph.SR nucl-th
Clustering and pasta phases in nuclear density functional theory
核密度泛函理论（DFT）是描述复杂原子核性质和体核子物质复杂相态的首选工具。它是一种基于代表核相互作用的能量密度泛函的微观方法。核密度泛函理论的一个吸引人的特点是它既可以应用于有限核，也可以应用于中子星内壳中出现的pasta相。虽然中子星中的原子核团簇可以很容易地通过它们的密度分布来表征，但原子核中核子的聚集程度往往很难评估。为此，我们使用核子定域的概念。我们证明，本地化措施为我们提供了轻，重核，包括裂变系统的集群的指纹。此外，我们调查的棒状面食阶段使用扭曲平均边界条件，使计算在有限体积访问的最先进的DFT求解器。
2016-11-28 nucl-th
A Survey of Nuclear Pasta in the Intermediate Density Regime: Structure Functions for Neutrino Scattering
背景资料：由于长程库仑力和短程强作用力之间的竞争而产生的核面食物质被认为存在于天体物理场景中，例如中子星和核心坍缩超新星。它的结构可以对中微子的传输或中子星的潮汐变形性产生很大的影响。目的：我们研究了核面对中微子相互作用的影响，并将结果与均匀物质进行了比较。方法：利用密度泛函理论计算了核物质的弹性和非弹性静态结构因子，其中包含了中微子散射的主要核输入。结果：每个面食结构在弹性结构因子中留下了独特的印记，并大大增强。所有构型的非弹性结构因子非常相似。结论：核面对中微子中性流散射不透明度有显著影响。而对于非弹性反应的截面减少，弹性相干散射显着增加。这种效应对于中子星的冷却以及核心坍缩超新星模型都很重要。
2019-12-22 astro-ph.HE nucl-th
Impact of the symmetry energy on nuclear pasta phases and crust-core transition in neutron stars
本文研究了对称能对中子星核面相和壳核相变性质的影响。我们执行一个自洽的托马斯-费米计算采用相对论平均场模型。本文研究了中子星内壳中出现的pasta相的性质，并对壳核转变进行了考察。结果表明，对称能的斜率在决定帕斯塔相结构和壳核相变中起着重要作用。在Thomas-Fermi近似下得到的壳核跃迁密度与对称性能量斜率之间的相关性与液滴模型预测的结果一致。
2015-01-14 nucl-th
Appearance of the Single Gyroid Network Phase in Nuclear Pasta Matter
在超新星爆炸的条件下，核物质会展开成各种各样的空间结构相，称为核面食。通过对周期性晶格的静态和动态Hartree-Fock模拟，我们研究了具有负弯曲界面的周期性网络结构在核面结构中的作用。作为最突出的结果，我们确定了第一次的{ \it单螺旋}网络结构的立方手性$I4_123$对称性，一个众所周知的配置在纳米结构的软物质系统，作为一个动态状态和作为一个冷却的静态解决方案。在动力学模拟的过程中自发地形成了单螺旋结构。大多数是同质异能态。与基态的非常小的能量差异表明其与核团结构的相关性。
2014-10-31 astro-ph.HE nucl-th
Quantum Simulations of Nuclei and Nuclear Pasta with the Multi-resolution Adaptive Numerical Environment for Scientific Simulations
中子星和超新星物质的密度刚好低于核物质饱和密度，预计会形成一个奇特形状的晶格。这些所谓的核面食阶段是由库仑挫折造成的。它们的弹性和输运性质被认为对中子星的热演化、磁场演化、自转和振荡起着重要的作用。此外，它们可以影响核心坍缩超新星中的中微子不透明度。在这项工作中，我们提出了证明的原则3D Skyrme Hartree-Fock（SHF）模拟核面食与多分辨率自适应数值环境科学模拟（MADNESS）。我们进行基准研究$^{16} \mathrm{O}$，$^{208} \mathrm{Pb}$和$^{238} \mathrm{U}$核基态和计算结合能通过三维SHF模拟。实验测得的结合能，以及从一个既定的SHF代码与理论预测值的结果进行比较。核面食模拟初始化在所谓的华夫几何获得的印第安纳大学分子动力学（IUMD）代码。晶胞尺寸为24 μ m，平均密度约为$ρ= 0.05 \:\mathrm{fm}^{-3}$，质子分数约为$Y_p = 0.3$，温度约为$T=0\:$ MeV.我们的计算再现了具有不同几何形状的轻核和重核的结合能和形状。对于面食模拟，我们发现，最终的几何形状是非常相似的初始华夫饼状态。在目前的pasta计算中，自旋轨道力没有包括在内，但将来会加入。在MADNESS框架内，我们可以成功地进行非均匀核物质的计算。通过使用来自IUMD的pasta配置，可以探索不同的几何形状并测…
2016-03-21 astro-ph.IM astro-ph.SR nucl-th
Nuclear pasta structures and the charge screening effect
利用相对论平均场与电场耦合的密度泛函理论，数值研究了亚核密度下核子物质的非均匀结构。电荷屏蔽效应的一个特定的作用被证明。
2005-03-10 nucl-th
Domains and defects in nuclear "pasta"
核面食拓扑结构是决定中子星内壳输运性质的重要因素。我们进行半经典的分子动力学模拟的质子分数$Y_p=0.30$和$Y_p=0.40$的核面附近的三分之一的核饱和密度，$n=0.05\,\mathrm{fm}^{-3}$，在温度$T=1.0\,\mathrm{MeV}$。据我们所知，我们的模拟是迄今为止最大的核面食模拟，并包含高达$3\,276\,800$核子的$Y_p=0.30$和$819\,200$核子的$Y_p=0.40$的情况下。提出了一种确定系统中某个子域中的核子的算法。通过比较不同大小的运行，我们研究有限的尺寸效应，平衡时间，形成多个域和缺陷的面食结构，以及结构因子依赖于模拟大小。虽然我们发现与$51\,200$核子和那些与$819\,200$核子或更多的运行的拓扑结构和结构因子之间的定性协议，我们表明，模拟与数十万个核子可能是必要的，以准确地预测面食输运性质。
2018-06-30 nucl-th
Dynamical response of the nuclear pasta in neutron star crusts
核面食--一种新的物质状态，核子排列成各种复杂的形状--预计将在中子星的地壳和核心坍缩超新星中发现，其亚核密度约为$10^{14}$ g/cm $^3$。由于挫折，一种从短程核吸引力和长程库仑排斥力之间的竞争中出现的现象，核面食显示出独特的低能激发的优势。这些激发可能对许多输运性质产生强烈影响，例如中微子在恒星环境中的传播。原子核的激发光谱是通过涉及多达100，000个核子的分子动力学模拟计算的。在1 - 2 MeV的能量范围内，pasta的动态响应表现为经典的等离子体振荡。此外，在低能量下发现相当大的强度。然而，这种低能强度在包含单个代表性重核的简单离子模型中是缺失的。低能量强度的动态响应中观察到的面食很可能是一个密度波，涉及内部自由度的集群。
2005-08-23 astro-ph nucl-th
Formation of Nuclear "Pasta" in Supernovae
在超新星核心中，核“面食”相，如棒状核的三角晶格和板状核的层状结构被认为存在。然而，目前还不清楚它们是否真的是在超新星坍缩的核心中形成的。使用{ \it ab-initio}的量子分子动力学（QMD）的数值模拟，我们在这里解决了这个问题，证明了一个棒状核的晶格是由体心立方晶格压缩形成。我们还发现，在过渡过程中，系统经历了曲折的细长核的配置，这是由两个原始的球形核融合形成的。
2009-08-27 astro-ph.SR cond-mat.other nucl-th
A Survey of Nuclear Pasta in the Intermediate Density Regime I: Shapes and Energies
背景资料：由于长程库仑力和短程强作用力之间的竞争而出现的核面食，被认为存在于天体物理场景中，例如中子星和核心坍缩超新星。它的结构可以对中微子的传输或中子星的潮汐变形性产生很大的影响。目的：我们研究了几种可能的面食配置，所有这些最小的表面配置，预计将出现在核面食的中密度制度，即约40%的核饱和密度。特别是，我们感兴趣的能量谱考虑不同的面食配置。方法：采用密度泛函理论（DFT）方法，通过优化周期长度，计算了质子含量XP = 1/10，1/3和1/2时不同构型的结合能.我们研究有限温度效应和电子屏蔽的影响。结果：与均匀物质相比，核糊显著降低能量，尤其是对于$X_P \geq 1/3$。然而，不同的构型具有非常相似的结合能。对于大的质子含量，$X_P \geq 1/3$，意大利面配置是非常稳定的，对于较低的质子含量，几兆电子伏的温度就足以过渡到均匀的物质。电子屏蔽对原子核的结合能影响不大，但增加了原子核的周期长度。结论：中密度状态下的核面食降低了所研究的所有质子部分的物质能量。它甚至可以在几MeV的高温下存活。由于各种构型具有非常相似的能量，因此可以预期许多构型已经可以在低温度下同时共存。
2019-06-19 astro-ph.HE nucl-th
Modeling Nuclear Pasta and the Transition to Uniform Nuclear Matter with the 3D Skyrme-Hartree-Fock Method at Finite Temperature I: Core-Collapse Supernovae
本文介绍了一种新的三维有限温度Skyrme-Hartree-Fock+BCS方法研究非均匀核物质在密度和温度下向均匀核物质过渡的性质的第一批结果。计算是在一个立方盒子中进行的，代表了物质局部周期结构的一个单元格。对中子密度四极矩的两个独立分量施加约束，以研究物质的总能量密度对晶胞中原子核结构几何形状的依赖关系。这种方法允许自洽建模的影响，如（一）中子滴，导致在外部的中子气体的原子核结构，（二）壳效应的束缚和未束缚的核子，（三）出现的各种奇异的核形状，统称为“核面食”和（四）这些结构的溶解成均匀的核物质的密度和/或温度增加。本文的第一部分报道了大质量恒星核塌缩中非均匀核物质性质的计算。计算在重子数密度为$n_{\rm b}$ = 0.04 - 0.12 fm $^{\rm -3}$，质子分数为$y_{\rm p}=0.3$和温度范围为0 - 7.5 MeV。出现了各种各样的核形状。有人建议，在面食政权的过渡到均匀的物质，在过渡，物质的热力学性质的变化不连续的，化学性质的变化平稳。
2009-04-30 astro-ph.SR nucl-th
Nuclear pasta in hot dense matter and its implications for neutrino scattering
我们发现当物质接近β平衡时，有限温度效应会大大降低亚核密度下富中子物质中大核子团簇的丰度。大的原子核和奇异的非球形原子核结构称为pasta，在$T=0$向均匀物质过渡的附近，它们在相对较低的温度下溶解。对于接近β-平衡的物质，我们发现对于现实的状态方程，面食熔化温度为$T_m^β\simeq 4\pm 1$ ~MeV。面食溶解的机制进行了讨论，并在一般情况下，$T_m^β$被证明是敏感的质子馏分。我们发现，相干中微子散射的核和面食作出适度的贡献，在超新星和中子星合并遇到的条件下的不透明度。银河系超新星中微子信号的影响进行了简要讨论。
2017-10-27 astro-ph.HE nucl-th
Modeling Nuclear Pasta and the Transition to Uniform Nuclear Matter with the 3D-Skyrme-Hartree-Fock Method
本文介绍了一种新的三维有限温度Skyrme-Hartree-Fock+BCS方法研究非均匀核物质在密度和温度下向均匀核物质过渡的性质的第一批结果。为了自洽地探索核组态的形状相空间，对四极矩的两个独立分量施加了约束。所采用的方案自然允许诸如（i）中子滴，其导致外部中子气体，（ii）对于极重中子核预期的各种奇异核形状，以及（iii）这些核随后溶解成核物质的效应。以这种方式，状态方程可以在从较低密度（其中一维Hartree-Fock足够）到均匀核物质的相变中计算，而无需求助于由不同物理模型描述的密度状态之间的插值技术。
2009-03-08 astro-ph.SR nucl-th
Electron transport through nuclear pasta in magnetized neutron stars
我们提出了一个简单的电子输运模型，在一个可能的层外来核团簇（在所谓的核面食层）之间的地壳和液体核心的强磁化中子星。电子输运具有很强的各向异性和旋向性。这种各向异性是由于在奇异有序核团簇畴内沿局域对称轴和跨局域对称轴的电子有效碰撞频率不同以及磁场的复杂作用而产生的。我们还计算平均动力学系数的情况下，局部区域是自由取向的。可能的应用所获得的结果和开放的问题进行了概述。
2015-08-08 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear pasta structure in hot neutron stars
用量子分子动力学（QMD）模拟研究了亚核密度下冷、热稠密物质的结构。相图表明，由于核物质区的热膨胀，不同原子核结构之间的相界密度随温度的升高而降低。
2003-10-10 astro-ph nucl-th
Nuclear Pasta Matter for Different Proton Fractions
本文用含时和静态Hartree-Fock方法研究了天体物理条件下的核物质。重点是在一个政权的密度，其中物质分离成液相和气相展开丰富的场景的几何形状，通常被称为核面食形状（例如意大利面条，千层面）。特别是外观的不同阶段取决于质子分数和过渡到均匀的物质进行了研究。在这种情况下，中子背景密度是特别感兴趣的，因为它起着至关重要的作用，这是建立面食形状的类型。这项研究是在两个动力学范围内进行的，一个是热物质，一个是在温度为零的情况下，以研究冷却的影响。
2014-09-25 astro-ph.HE nucl-th
Phase diagram of nuclear "pasta" and its uncertainties in supernova cores
本文用量子分子动力学（QMD）方法研究了超新星核中非均匀核物质相图的模型依赖性。非均质物质包括具有非球形核的结晶物质--“面食”相--以及分离核物质的液-气相。QMD模型相图之间的主要差异可以用低密度纯中子物质的能量和非对称核物质的饱和密度来解释。我们发现对称能的密度依赖性也有助于理解相图的不确定性。我们指出，对于典型的核模型，在坍缩核的后期阶段，pasta相的质量分数高于10- 20%。
2010-03-11 astro-ph nucl-th
Transport properties of nuclear pasta phase with quantum molecular dynamics
我们采用量子分子动力学模型，研究了不同天体物理场景下，不同密度、温度和质子分数下核面食的输运性质。特别是，我们估计的剪切粘度值，以及通过计算静态结构因子$S(q)$使用模拟数据的电导率和热导率。在面团相出现的密度和温度范围内，静态结构因子表现出不规则的行为。板状相的存在极大地增强了$S(q)$中的峰。然而，$S(q)$中的不规则性对输运系数的影响不是很显著。所有三个输运系数的值被发现具有相同的数量级，发现在理论计算中的内地壳物质的中子星没有面食阶段，因此，是在早期的猜测，面食层可能是高电阻，热和电。
2018-01-03 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear Pasta and Crustal Quasi-Periodic Oscillations in Neutron Star
INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Dipartimento di Fisica, Università di Pisa（比萨大学物理系）
本研究通过贝叶斯方法分析中子星核 pasta 结构及其对准周期振荡的影响，揭示了对称能参数与振荡频率的关联。
2026-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Nuclear pasta and symmetry energy in the relativistic point-coupling model
低密度核物质的不均匀结构，被称为核面食，预计不仅会出现在中子星的内壳中，而且还会出现在核心坍缩的超新星爆炸和中子星合并中。我们利用费密近似对低密度区的非均匀核物质和中子星物质进行了全三维计算。核相互作用用相对论平均场方法描述，用点耦合相互作用代替每个通道中的介子交换作用。通过在等尺度矢量相互作用和等矢量矢量相互作用之间引入耦合项，我们研究了核对称能及其密度依赖性对pasta结构的影响。研究发现，丰中子物质中的pasta相的性质强烈依赖于对称能及其斜率。除了典型的形状，如液滴，棒，板，管和气泡，一些中间面食结构也观察到在冷恒星物质与相对较大的质子分数。我们发现，非球形的形状是不可能形成的中子星壳，因为质子分数在$β$平衡是相当小的。内壳的性质可能导致中子星半径的明显差异。
2021-04-06 astro-ph.HE nucl-th
Three dimensional structure of low-density nuclear matter
我们在没有任何几何假设的情况下，数值地研究了低密度核物质的结构和性质。我们观察到传统的面食结构，而面食结构的混合物出现在一些瞬态密度的亚稳态。我们还讨论了液滴的晶格结构。
2012-02-02 nucl-th
Elastic properties of nuclear pasta in neutron-star crusts
基于含托马斯-费米近似的相对论平均场模型，在无维格纳-塞茨近似的全三维几何中研究β平衡下核pasta的弹性质，考察不同对称能斜率场景并引入阻尼因子改进其弹性解析公式。
2024-11-28 astro-ph.HE nucl-th
Dynamical Simulation of Nuclear "Pasta": Soft Condensed Matter in Dense Stars
二十多年前，人们预测原子核可以具有有趣的形状，如棒或板等，在超新星的核心和中子星的外壳中。这些非球形的核被称为核“面”。近年来，我们用量子分子动力学（QMD）方法研究了pasta相的动力学，为这一体系的研究开辟了新的方向。我们的研究结果包括：通过冷却热的均匀核物质动态地形成面团相;在密度与温度平面中的相图;通过压缩诱导的面团相之间的结构转变以及它们进行的机制的阐明。在这篇文章中，我们给出了面食阶段的基础物理学和天体物理学的概述，并回顾我们的工作，为其他领域的读者。
2007-05-10 astro-ph cond-mat.soft nucl-th
Thermal Spin Polarization Driven by Nuclear Spin-Orbit Coupling in Neutron Star Pasta
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Nishina Center（理化学研究所仁科中心）；Quark Nuclear Science Institute, The University of Tokyo（东京大学夸克核科学研究所）；Institute for Advanced Research, Nagoya University（名古屋大学高等研究院）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理系）；Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences Program (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所跨学科理论与数学科学项目（iTHEMS））；Nonequilibrium Quantum Statistical Mechanics RIKEN Hakubi Research Team, RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR)（理化学研究所前沿研究集群（CPR）非平衡量子统计力学理化学博雅研究团队）；Center for Spintronics Research Network, Keio University（庆应义塾大学自旋电子学研究网络中心）；Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学卡弗里理论科学研究院）；Physics Program, Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究学院物理学项目）；Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University（广岛大学广岛天体物理科学中心）；Department of Physics, Chiba Institute of Technology (CIT)（千叶工业大学物理系）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子力研究机构先进科学研究中心）
通过核自旋-轨道相互作用，研究中子星核意面表面的反常自旋极化，提出基于表面局域中子的有效两带模型，揭示无磁场时热不均匀性导致的自旋极化，连接中子星物理与固态自旋电子学。
2026-05-24 astro-ph.HE cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Disordered nuclear pasta, magnetic field decay, and crust cooling in neutron stars
在中子星的地壳底部附近，预计会有非球形的核面食。大规模的分子动力学模拟的面食显示长期存在的拓扑缺陷，可以增加电子散射，降低热和电导率。我们通过增加杂质参数Q_{imp}来模拟可能的低电导率面食层。对低质量X射线双星MXB 1659-29的光变曲线的预测，假设一个大的Q_{imp}，发现持续的晚期冷却与钱德拉观测结果一致。电导率和热导率可能是相关的。因此，对地壳冷却的观测可以提供关于中子星磁场的电导率和可能的衰减的见解（假设这些是由地壳中的电流支持的）。
2014-10-08 astro-ph.HE nucl-th
Curvature effect on nuclear pasta: Is it helpful for gyroid appearance?
在超新星核心和中子星壳中，原子核被认为会变形为棒状和片状，通常被称为核面食。本文用曲率修正的液滴模型研究了核团的平衡性质。它被证实，曲率效应的作用，以降低不同形状之间的过渡密度。我们还研究了螺旋状结构，这是最近建议作为一个不同类型的核面食类比的聚合物系统。本文研究的回转面结构近似地表示为平均曲率为零的周期极小曲面的延拓。与我们的预期相反，我们发现从目前的近似公式，曲率修正的行为略有不利的螺旋结构的外观。通过比较的能量校正的回转体阶段和假设的阶段组成的d维领域，其中d是一个一般的维数，我们表明，回转体是不可能属于一个家庭的广义维领域。
2011-07-10 astro-ph.HE nucl-th
The thermal conductivity of "pastas" in neutron star matter
本研究探讨了核恒星物质的声子热导率，因为它经历了“拓扑”过渡到“面食”制度，并进一步下降到固-液相变。该研究是使用分子动力学模拟与嵌入在一个有效的（即超导费米）库仑势的核势。热导率在T=1 MeV附近的一个狭窄的温度区间内发生了剧烈的变化。这种变化在加热过程中完成了“面食”分解。通过改变质子或中子的速度，热导率进一步显示了非对称核恒星物质的退耦。
2020-05-19 nucl-th
Effect of Coulomb Screening Length on Nuclear Pasta Simulations
本文研究了在类似于中子星壳的条件下，有效库仑相互作用强度和长度对核子动力学的影响。计算采用半经典分子动力学模型，研究了亚饱和密度和低温下的同位旋对称物质。质子间的静电相互作用以屏蔽库仑势的形式存在，但屏蔽长度被人为地改变，以探索其对形成非均匀原子核结构的影响。随着筛选长度的增加，我们可以从每个单元一个面食制度（由于有限的尺寸效应）过渡到一个更有吸引力的每个模拟盒多个面食。这表明中子星物质在低温下的结构有质的差异，因此，在数值模拟中估算屏蔽长度时应特别谨慎。
2013-11-26 nucl-th
Filling fractions for the formation of nuclear pasta in neutron stars: semiclassical vs liquid-drop predictions
本文通过半经典扩展Thomas-Fermi方法研究中子星核意面形成，发现填充分数近似普适，并利用液滴模型中的曲率修正解释其阈值，从而简化丰度估计与搜索优化。
2025-05-23 astro-ph.HE nucl-th
Anisotropic electron transport in the nuclear pasta phase
该研究针对中子星地幔中核pasta相影响电子输运的问题，通过弛豫时间近似玻尔兹曼方程推导各向异性碰撞频率解析表达式，结合非线性Walecka模型IUFSU参数化计算电导率，发现高温熔融区pasta相虽降低电导率但不会产生强输运各向异性。
2023-05-03 astro-ph.HE cond-mat.dis-nn nucl-th
Nuclear pasta in hot neutron-star matter and proto-neutron stars
School of Physics, Nankai University（南开大学物理学院）
研究基于可压缩液滴模型，探讨高温中子星物质中凝乳相的形成，分析不同对称能斜率模型对凝乳形状的影响及凝乳在原中子星热演化中的作用。
2026-03-17 astro-ph.HE nucl-th
Microscopic Study of Nuclear "Pasta" by Quantum Molecular Dynamics
用量子分子动力学（QMD）方法研究了亚核密度下冷致密恒星物质的结构。我们成功地证明了具有板状和棒状核等的相可以在不对核形状作任何假设的情况下动态形成。我们的研究结果表明，这类相存在于中子星壳。
2001-12-12 astro-ph nucl-th
Twist-averaged boundary conditions for nuclear pasta Hartree-Fock calculations
背景资料：存在于中子星内壳中的核糊相，与处于亚饱和密度的核子物质以规则的形状排列。这些复杂的相存在于大约100米厚的层中，影响着中子星的许多特征。核面食的理论量子力学模拟通常在有限的3D盒子中进行，假设周期性边界条件（PBC）。由此产生的解决方案受到虚假的有限尺寸效应。目的：为了消除虚假的有限尺寸效应，在凝聚态、核物质和格点量子色动力学中使用扭转平均边界条件（TABC）是方便的。在这项工作中，我们研究了TABC的有效性，在核密度泛函理论内的面食相模拟的背景下。方法：我们执行Skyrme-Hartree-Fock计算在三维实施Bloch边界条件。TABC平均值通过扭转角上的Gauss-Legendre积分获得。结果如下：我们基准的TABC的自由核子气体，并将其应用到简单的情况下，如棒和板阶段，以及更精细的P-表面和回旋相位。结论：我们证明，通过应用TABC可靠的结果可以从相对较小的体积进行计算。通过研究总能量的各种贡献，我们获得了在中等密度范围内的面食阶段的见解。
2016-04-29 astro-ph.HE nucl-th
Pasta phases within the QMC model
本文研究了核物质和中子星物质的低密度区。在这个区域的面食阶段的存在下进行的夸克-介子耦合（QMC）模型，其中包括夸克自由度的范围内搜索。固定的质子分数被认为是，以及核物质在β平衡在零温度。我们讨论了最近的尝试，以更好地了解共存相制度的表面能，我们提出的结果表明，存在的面食相的表面能系数的一些选择。我们还分析了核面对中子星某些性质的影响。包含pasta相的状态方程将成为未来用于超新星模拟的完整网格的一部分。
2016-10-19 nucl-th
Application of superconducting-superfluid magnetohydrodynamics to nuclear "pasta" in neutron stars
考虑了质子与超相对论电子气和中子的超导和超流核液体的混合物。在磁流体动力学（MHD）近似下，导出了能量动量（应力）张量，并以显式的形式发现了卷吸的贡献。结果表明，这种贡献产生的力密度，当超流速度滞后和磁场同时存在。如果考虑到质子和中子库珀配对的影响，这种力在中子星的核“面食”阶段可能是重要的。研究发现，如果pasta相的液晶物质是超流和超导的，那么在典型的磁场和超流速度滞后下作用在物质元素上的力的大小，在一定条件下可能会大到足以在中子星壳中诱发临界应力。作为应用，假设原子核是平行磁场中的平板，在中子星的pasta相中找到了触发星震的必要条件。本模型包括两个独立的局部参数：超流速度滞后和磁场。卷吸力和磁星震触发机制之间的可能联系，以及一些悬而未决的问题进行了讨论。
2018-10-12 nucl-th
