Nuclear pasta structures and symmetry energy
Nuclear pasta structures and symmetry energy
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核面食结构和对称能量
DOI：
10.1103/physrevc.103.055812
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发表时间：
2020-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yingxun Zhang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chengjun Xia;Toshiki Maruyama;Nobutoshi Yasutake;Toshitaka Tatsumi;Yingxun Zhang
本文在相对论平均场模型的基本框架下，利用反射对称性，研究了三维低密度核物质的结构。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，杆，板，管，和气泡）安排在各种晶体结构得到固定的质子分数和$\beta$-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。通过引入一个$\omega$-$\rho$交叉耦合项，我们进一步研究了具有较小斜率的对称能$L = 41.34$ MeV，这预示着核壳过渡和非球形核的较大起始密度的面食结构。这种变化，由于$L$的减少，预计会对各种性质的中子星，超新星动力学和双中子星星合并的影响。
In the framework of the relativistic mean field model with Thomas-Fermi approximation, we study the structures of low density nuclear matter in a three-dimensional geometry with reflection symmetry. The numerical accuracy and efficiency are improved by expanding the mean fields according to fast cosine transformation and considering only one octant of the unit cell. The effect of finite cell size is treated carefully by searching for the optimum cell size. Typical pasta structures (droplet, rod, slab, tube, and bubble) arranged in various crystalline configurations are obtained for both fixed proton fractions and $\beta$-equilibration. It is found that the properties of droplets/bubbles are similar in body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) lattices, where the FCC lattice generally becomes more stable than BCC lattice as density increases. For the rod/tube phases, the honeycomb lattice is always more stable than the simple one. By introducing an $\omega$-$\rho$ cross coupling term, we further examine the pasta structures with a smaller slope of symmetry energy $L = 41.34$ MeV, which predicts larger onset densities for core-crust transition and non-spherical nuclei. Such a variation due to the reduction of $L$ is expected to have impacts on various properties in neutron stars, supernova dynamics, and binary neutron star mergers.
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M. Tsang;W. G. Lynch;P. Danielewicz;C. Tsang
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H. Sotani;K. Iida;K. Oyamatsu
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Nai-Bo Zhang;Bao-An Li