Properties of pasta phases in catalyzed neutron stars
奇特的非球形核结构，被称为"面食”相，预计存在于中子星的内壳底部。我们研究这些配置的性质，在催化中子星内的可压缩液滴模型的方法，与表面参数优化，以重现实验核质量。我们的研究结果表明，面食相的性能表现出很强的模型依赖性。为了估计模型的不确定性，进行贝叶斯分析，结合信息从核物理实验和手征微扰理论计算与天体物理观测。推断的后验分布进行了讨论，特别侧重于低密度能量泛函的预测效果。
2022-06-16 astro-ph.HE 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
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
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
Hadron-quark Pasta Phase in Massive Neutron Stars
结构化的强子-夸克混合相，被称为pasta相，预计将出现在大质量中子星的核心。受天体物理观测最新进展的启发，我们探讨了中子星内部夸克出现的可能性，并检验了它与当前约束的兼容性。本文研究了强子-夸克pasta相的性质及其对中子星物态方程的影响。在这项工作中，我们扩展了能量最小化（EM）方法来描述强子-夸克面食阶段，其中的表面和库仑贡献包括在最小化过程中。通过允许不同的电子密度在强子和夸克物质的阶段，总的电子化学势与电势保持不变，和本地？在Wigner-Seitz单元内实现平衡。EM方法描述的混合相具有介于Gibbs和Maxwell结构之间的特征，这有助于理解随着表面张力的增加从Gibbs结构（GC）到Maxwell结构（MC）的转变。我们采用相对论平均场模型来描述强子物质，而夸克物质则采用带有矢量相互作用的MIT袋模型来描述。研究发现，夸克间的矢量相互作用在高密度时能显著地改变物态方程，并有助于提高中子星的最大质量。其他参数如袋常数也会影响中子星的去禁闭相变。我们的研究结果表明，强子-夸克面食相可能出现在大质量中子星的核心，可以兼容目前的观测约束。
2021-11-27 astro-ph.HE 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
Unified equations of state for cold non-accreting neutron stars with Brussels-Montreal functionals. IV. Role of the symmetry energy in pasta phases
本研究扩展了基于布鲁塞尔-蒙特利尔泛函的中子星星壳计算，发现微观修正削弱了对称能对意大利面相的影响，并降低了其丰度。
2023-09-04 astro-ph.HE nucl-th
Pasta properties of the neutron star within effective relativistic mean-field model
利用有效相对论平均场（E-RMF）模型研究了pasta结构的性质及其对中子星观测值的影响。采用可压缩液滴模型来考虑有限尺寸效应，并考虑了地壳内部存在非球形结构的可能性。对几个E-RMF参数建立了统一的状态方程，研究了中子星壳的质量和厚度等性质。大多数的面食属性是敏感的对称性能量的次饱和密度区域。利用蒙特卡罗模拟的结果，我们估计地壳的剪切模量的准周期振荡的背景下，从软伽玛射线中继器和计算的基本扭转振荡模式的频率在地壳内部。计算了中子星的质量-半径剖面、转动惯量、地壳质量、地壳厚度和分数地壳转动惯量等全局性质。结果与各种观测和理论约束是一致的。
2022-07-29 astro-ph.HE nucl-th
Nuclear "pasta" structures in low-density nuclear matter and neutron star crust
在中子星壳中，核物质的非均匀结构被称为“面食”结构。从近年来对磁星巨耀斑的研究来看，这些结构可能与中子星壳的某些观测量和物理量有关。为了研究上述物理量，我们基于相对论平均场模型和M-F近似，数值研究了具有全三维几何结构的pasta结构，并研究了低密度核物质的性质.我们观察到典型的面食结构固定质子数分数和其中两个冷催化物质。我们还讨论了“意大利面”的结晶构型。
2013-05-20 nucl-th
Shear and interface modes in neutron stars with pasta structures
采用相对论Cowling近似研究具有面食结构中子星的剪切与界面模式，发现界面模式强烈依赖孔洞原子核存在，并得出与恒星致密度相关的频率经验关系，有望通过同时观测两类模式提取中子星质量与半径。
2023-06-13 astro-ph.HE nucl-th
Long-wavelength phonons in the crystalline and pasta phases of neutron-star crusts
我们研究了中子星内壳的长波激发，考虑了低密度的立方晶体、核壳过渡区附近的棒和板三种相。为了描述的声子，我们写一个有效的拉格朗日密度的粗粒相的中子超流间隙和平均位移场的集群。的动能，包括夹带的中子气体的集群，内得到的超流流体动力学方法。的势能是从一个模型，其中集群和中子气体被认为是在相共存，增加了由于库仑和表面效应的晶格的弹性。所有三相都显示出强的各向异性，即，声子速度的角度依赖性。讨论了低温比热的影响。
2020-05-19 astro-ph.HE nucl-th
Properties of nuclear pastas
在这篇评论中，我们研究了核面食，因为他们预计将形成在中子星核心。我们首先研究了在核物质（由质子和中子组成）中形成的面食，然后研究了电子气在面食形成中的作用，然后研究了中子星物质（嵌入电子气中的核物质）中的面食。
2020-07-15 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
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
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
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
Tasting Nuclear Pasta Made with Classical Molecular Dynamics Simulations
据预测，中子星内壳的核团或空洞具有各种形状，统称为核面食。López，Dorso和Frank在参考文献\cite{Lopez1}中对经典分子动力学模型下核团的性质，特别是形态相变和化学相变进行了系统的研究，为寻找中子星核团的观测证据提供了进一步的动力。
2021-01-19 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Superfluid density in disordered pasta phases in neutron star crusts
我们计算的超流密度的核子在无序面食阶段的内壳的中子星使用有效介质的方法，平行于以前用于计算地球物质的电导率。我们考虑到夹带效应，即一种核子的电流密度不仅取决于同一种核子的相位梯度，而且还取决于另一种核子的相位梯度。超流密度张量的完美有序面食阶段是非常各向异性的，我们推导出的无序相的有效超流密度的表达式。
2021-12-30 nucl-th
Pasta phases in neutron star studied with extended relativistic mean field models
为了在相对论平均场模型中统一地解释有限核、无限物质和中子星的一些性质，重要的是用高阶耦合或密度依赖耦合来扩展它们。已知这些扩展在高密度区域具有强烈的影响。在这里，我们探讨他们的作用，在密度低于有限核的饱和密度的状态方程的相变与意大利面结构在地壳中的中子星。
2013-02-19 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
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
Prior probability distributions of neutron star crust models
为了充分利用多方面的天文和核数据集，中子星模型的概率分布，可以用来传播误差一致地从一个域到另一个域是必需的。为此，我们采取措施建立一致的模型，突出模型不一致的地方，并评估由此产生的模型不确定性。利用核对称性能量参数的两种分布--均匀分布和基于纯中子物质理论的核对称性能量参数分布，我们制备了两个中子星内壳模型系综。我们使用一个扩展的Skyrme能量密度泛函内的可压缩液滴模型（CLDM）。我们适合的表面参数的CLDM的量子三维Hartree-Fock计算地壳核。所有模型预测，超过50%的地壳质量和15%的地壳厚度包括面食，中位数分别为62%和30%左右。我们还提出了68%和95%的范围作为密度的函数的地壳成分。我们研究了壳核边界和pasta转变性质、pasta层厚度、饱和和亚饱和密度下的对称能以及208 Pb和48 Ca的中子皮之间的关系。我们量化的相关性使用最大信息系数，它可以有效地表征非线性关系。未来对中子皮的测量、来自核质量和巨共振的信息以及对PNM的理论约束将能够对意大利面和壳核边界的位置以及地壳中意大利面的数量进行约束。
2021-05-27 astro-ph.HE 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
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
Unified equations of state for cold non-accreting neutron stars with Brussels-Montreal functionals. II. Pasta phases in semi-classical approximation
我们概括了我们早期关于中子星的工作（arXiv：1903.04981），其中假设内壳中存在球形维格纳-塞茨细胞，以承认面食相的可能性，即，非球形细胞形状。使用密度泛函BSk 24的完整的四阶扩展的Brachas-Fermi计算进行圆柱形和板状细胞。与我们的球胞计算不同，我们不包括壳层和配对修正，但有理由期待这些对pasta的修正要小得多。因此，将ETF pasta结果与全球形细胞结果进行比较是有意义的，即，包括外壳和配对校正。然而，鉴于许多以前的研究中，壳和配对校正被完全省略，它是有趣的比较我们的意大利面的结果与相应的球面计算的ETF部分。进行后一种比较，我们发现，随着密度的增加，细胞形状在过渡到均匀核之前通过通常的序列球$\to$柱$\to$板。在相变发现的填充分数与基于液滴模型的预期非常一致。另一方面，当我们与全球胞结果比较时，我们发现该序列是球$\to$柱$\to$球$\to$柱$\to$板。在这两种情况下，任何“倒置”，即，气泡状的结构出现。我们提供了准确的拟合公式，我们所有的基本数值计算结果的三个阶段中的每一个，特别是设计的密度范围内的非球形形状是预期的，这使得人们不仅可以捕捉到的拟合函数的一般行为，但也在不同的阶段之间的差异。
2020-01-12 astro-ph.HE nucl-th
Proton superconductivity in pasta phases in neutron star crusts
在预测发生在中子星壳中的所谓“意大利面”阶段，质子能够轻松地移动很长的距离，因为核物质区域在空间中延伸。因此，电流可以由质子携带，这在具有孤立核的常规晶体物质中是不可能的。强调所谓的千层面相，它具有片状的核，我们描述的磁性能的面食相允许质子超导性。我们预测，这些阶段将是II型超导体，我们计算每单位长度的磁通线，这是强各向异性的能量。如果像看起来的那样，这种面食结构是不完美的，通量线将被钉扎，物质将表现为良好的电导体，通量衰减时间将很长。我们描述了我们的结果的一些可能的天体物理表现。
2020-11-29 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
Simulating pasta phases by molecular dynamics and cold atoms --- Formation in supernovae and superfluid neutrons in neutron stars
在致密的恒星中，如超新星和中子星的坍缩核心，推测存在核“面食”，如棒状和板状核。然而，它们是否真的在超新星核心中形成仍然不清楚。在这里，我们解决了这个问题，证明了一个棒状核的晶格是由体心立方晶格压缩形成的。我们还发现，形成过程是由最近邻核之间的吸引力触发的，当它们的密度分布重叠时，这种吸引力开始发挥作用，而不是裂变不稳定性。我们还讨论了中子星壳中的pasta相与超冷费米气体之间的联系。
2011-07-23 astro-ph.SR cond-mat.quant-gas 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
Neutrino-pasta scattering: the opacity of nonuniform neutron-rich matter
亚核密度的富中子物质可能涉及显示各种形状的复杂结构，例如球形、板状和/或棒状形状。这些阶段的{ \it核面食}预计存在于地壳的中子星和核心塌陷超新星。核心坍缩超新星的动力学对中微子与核子/核之间的相互作用非常敏感。事实上，中微子激发的低能量模式的面食可能允许一个显着的能量转移到核介质，从而恢复停滞的超新星冲击。通过一个简单的半经典模拟的线性响应的核面食中微子建模。$μ$和$τ$中微子（和反中微子）的传输平均自由程表示的静态结构因子的面食，这是使用大都市蒙特卡罗模拟评估。
2004-03-08 astro-ph cond-mat.stat-mech nucl-th
The cooling of the Cassiopeia A neutron star as a probe of the nuclear symmetry energy and nuclear pasta
在过去的十年中，对Cas A超新星遗迹中的中子星的X射线观测表明，这颗恒星的表面温度正在迅速下降$\approx$ $2-5.5\%$。一种解释认为，快速冷却是由恒星核心的中子超流引发的，导致中子库珀对断裂和形成（PBF）的中微子发射增强。使用一致的中子星地壳和核心状态方程（EOS）和成分，我们探讨了这种解释的灵敏度密度依赖的对称性能量$L$的EOS，并加强中微子冷却的存在下，在地壳“核面食”的气泡阶段。在保守的范围内的中子星质量和信封组成的冷却建模，我们发现$L\lesssim70$兆电子伏，与地球上的实验约束和其他天体物理观测的竞争。对于接近$M\gtrsim 1.65 M_{\odot}$的最可能质量的质量，约束变得更加严格$35\lesssim L\lesssim 55$ MeV。包含的气泡冷却过程降低了恒星在PBF阶段的冷却速率，只有当$L\lesssim45$ MeV，考虑到所有的质量，对应于中子星半径$\lesssim 11$公里，匹配观察到的速率。
2013-11-23 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Do short range correlations inhibit the appearance of the nuclear pasta?
本文首次在零温度核意面相计算中引入短程关联（SRC），发现其使极不对称物质中的意面相显著收缩，除球对称液滴外内部结构均消失，且复杂结构可能随温度升高而消失。
2023-09-16 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
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
The Elasticity of Nuclear Pasta
中子星壳的弹性性质与目前或不久的将来可观测到的电磁波和引力波现象有关。这些现象可能取决于内地壳中发现的核面食的弹性特性。我们提出了大规模的经典分子动力学模拟，我们变形核面食。我们模拟理想化的样品的核面食，并描述其破碎机制。我们还使排列成许多域的核团变形，类似于已知的中子星壳中的离子。我们的研究结果表明，核面食可能是最强的已知材料，也许与$10^{30}\,\text{ergs/cm}^3$的剪切模量和断裂应变大于0.1。
2018-07-06 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
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
Formation of Nuclear "Pasta" in Cold Neutron Star Matter
棒状和板状核的形成和衰变，可能会遇到在外部的中子星，检查内的零温度稳定性分析的扰动诱导裂变和质子集群。非球形核被发现是稳定的，对这些扰动，这意味着可能性，恒星区域的大小包含这样的核超过平衡预测。
2001-08-14 astro-ph nucl-th
Astromaterial Science and Nuclear Pasta
我们将“天体材料科学”定义为研究质量上比地球上的材料密度大的天体中的材料。天体材料可以具有与其大密度相关的独特性质，尽管它们可能以类似于更传统的材料的方式组织。通过类比地球材料，我们把我们的研究天体材料分为硬和软，并讨论每一个例子。这里讨论的硬天体材料是一种晶格，例如冷白矮星内部和中子星外壳中的库仑晶体，而软天体材料是在中子星内部外壳中发现的核团。特别是，我们讨论了如何分子动力学模拟已被用来计算天体材料的属性来解释观测的白矮星和中子星。研究库仑晶体是为了了解致密恒星是如何冻结的。它们令人难以置信的强度可能使旋转中子星上的地壳“山脉”成为激光干涉引力波天文台（LIGO）可能探测到的引力波的来源。在中子星壳底部附近，预计会有密度为$10^{14}$ g/cm $^3$的核团。核吸引力和库仑排斥力之间的竞争将中子和质子重新排列成复杂的非球形形状，如片状（千层面）或管状（意大利面条）。半经典分子动力学模拟的核面食已被用来研究这些阶段，并计算其输运性质，如中微子不透明度，热导率和电导率。中子星的观测可能对这些性质很敏感，可以用来解释超新星中微子、磁场衰变和吸积中子星地壳冷却的观测。最后，我们将核面食形状与生物系统中看到的一些类似形状进行比较。
2017-06-26 astro-ph.HE cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluctuations in the pasta phase
接近饱和密度的重子物质很可能呈现复杂的非均匀结构，统称为pasta相。在有限的温度下，不同的几何结构预计将共存，对中子星地壳的导电性和中微子在超新星物质中的传输的潜在后果。在一个统计的多组分方法的框架中，我们计算的组成物质在面食阶段考虑密度，质子分数，和几何形状的波动。使用一个现实的能量泛函从相对论平均场论和温度和同位旋依赖的表面张力拟合从Pastas-Fermi计算，我们表明，不同的几何形状可以共存于一个大部分的意大利面相，下到温度的顺序的结晶温度的中子星地壳。定量估计的电荷波动。
2021-05-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Time-Dependent Hartree-Fock Approach to Nuclear Pasta at Finite Temperature
我们提出了模拟中子丰富的物质在亚核密度，如超新星物质，与时间相关的Hartree-Fock近似在几兆电子伏的温度。初始状态由随机分布在空间中的$α$粒子组成，这些粒子在动量空间中具有麦克斯韦-玻尔兹曼分布。加上费米分布平面波初始化的中子背景，计算反映了天体物理物质的合理近似。这种物质演变成球形、棒状和板状形状及其混合物。模拟采用周期性三维网格中的完整Skyrme相互作用。通过改进的形态分析的基础上Minkowski泛函，所有八个面食形状可以唯一地确定只有两个估值的符号，即欧拉特征和积分平均曲率。此外，我们提出了细胞密度分布的方差作为区分面食物质从均匀的物质的措施。
2013-03-28 astro-ph.HE nucl-th
Superfluid liquid crystals: pasta phases in neutron star crusts
在中子星壳的内边界附近，预测会出现类似于液晶的意大利面相，在片状核（千层面）的情况下是近晶A相，而在棒状核（意大利面）的情况下是柱状相。与通常的液晶相比，一个重要的区别是核子是超流的。我们开发了这个系统的流体动力学方程，并用它们来研究集体振荡。核子超流性导致这些振荡的光谱中重要的质的差异，并且与普通液晶相比也增加了它们的频率。我们讨论了今后工作的一些方向。
2018-03-16 nucl-th physics.flu-dyn
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
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
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
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 structures and symmetry energy
本文在相对论平均场模型的基本框架下，采用反射对称性，研究了低密度核物质在三维几何中的结构。通过对平均场进行快速余弦变换展开，并仅考虑单胞的一个八分圆，提高了数值计算的精度和效率。有限单元尺寸的影响被仔细处理，通过寻找最佳的单元尺寸。典型的面食结构（液滴，棒，板，管，和气泡）安排在各种结晶配置获得固定的质子馏分和$β$平衡。研究发现，体心立方（BCC）和面心立方（FCC）晶格中液滴/气泡的性质相似，随着密度的增加，面心立方晶格通常比体心立方晶格更稳定。对于杆/管相，蜂窝晶格总是比简单晶格更稳定。通过引入$ω$ - $ρ$交叉耦合项，我们进一步研究了具有较小对称能$L = 41.34$ MeV斜率的pasta结构，这预示着核壳转变和非球形核的起始密度较大。由于$L$的减少而引起的这种变化预计会对中子星、超新星动力学和双中子星合并中的各种性质产生影响。
2021-05-19 astro-ph.HE nucl-th
Elastic properties of nuclear pasta in a fully three-dimensional geometry
在相对论平均场模型的框架下，考虑反射对称性的全三维几何结构，采用大应变（$\varepsilon \lesssim 0.5$）方法，在T-Fermi近似下，对中子星物质的弹性性质进行了较为真实的估计.我们的计算证实了假设库仑晶体的液滴相以上的中子滴密度，但并不工作在大密度，因为弹性常数被发现后，达到其峰值降低的有效性。同样，在不可压缩的液滴模型中导出的解析公式在小密度下对棒相给出了很好的描述，这高估了较大密度下的弹性常数。对于平板，由于忽略了其厚度的变化，由液滴模型得到的解析公式与我们的数值估计在定性上一致，但在定量上不一致。通过对数值结果的拟合，引入阻尼因子对解析公式进行了改进。核对称能的影响，采用两个参数集，对应的对称能$L = 41.34$和89.39 MeV的斜率检查。即使考虑到多晶各向异性引起的不确定性，用$L = 41.34$和89.39 MeV得到的中子星物质的弹性性质也有明显的不同，从而导致不同中子星活动的可探测性差异。
2023-02-15 astro-ph.HE nucl-th
Charge distribution and radii in clusters from nuclear pasta models
研究了用半经典核pasta模型得到的核团簇电荷分布和半径描述的一致性。这些核被认为存在于中子星的低密度外壳中。所产生的成团核子物质的性质可以与在地球上实验提取的真实核性质进行比较。本文采用蒙特卡罗多体方法研究了核子数为$8 \le A \le 30$的非等对称轻团簇。我们模拟同位素链的一组选定的核使用的模型哈密顿量组成的通常的动力学项，强子核子核子（NN），库仑和有效的密度相关的泡利势。结果表明，对于富（缺）中子团簇，中子（质子）皮的发展。不同的（物质，中子，质子，电荷）半径计算这组非等对称核。还分析了同位素链中的核结合能。
2009-04-07 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
Topological characterization of neutron star crusts
利用重离子反应的经典分子动力学模型研究了中子星壳。在该模型被证明产生了过多的所谓的“面食”形状之后，从核物理学、凝聚态物理和拓扑学中借用了一系列技术来制作一种方法，该方法可以用于以明确的方式表征面食结构的形状。
2012-08-23 nucl-th
Unified equations of state for cold nonaccreting neutron stars with Brussels-Montreal functionals. V. Improved parametrization of the nucleon density distributions
本文针对中子星内壳层和意面幔层计算，提出两种改进的核子密度分布参数化方案，在BSk24泛函下比原方案获得更低ETF能量并更准确再现平衡密度分布，同时揭示了高密度区域意面相结构的变化。
2024-05-06 astro-ph.HE nucl-th
Effect of strong magnetic fields on the pasta phase structure
强磁场的面食结构的性质的影响内的托马斯费米方法使用相对论平均场模型来调制恒星物质计算。它显示了团簇和维格纳-塞茨胞的尺寸、表面张力和构型之间的转变等量如何受到影响。预计如果局部磁场发生波动，这些效应可能会在pasta相中产生大的应力。
2013-09-09 nucl-th
