Three-dimensional calculation of inhomogeneous structure in low-density nuclear matter

低密度原子核物質における非一様構造の3次元計算

岡本 稔; 丸山 敏毅  ; 巽 敏隆*; 矢花 一浩*

Okamoto, Minoru; Maruyama, Toshiki; Tatsumi, Toshitaka*; Yabana, Kazuhiro*

低密度原子核物質では原子核パスタと呼ばれる非一様構造が予想されている。これまではパスタ構造の研究には、計算を1次元に帰着できるように幾何学的対称性を仮定するWigner-Seitz (WS)セル近似がしばしば用いられてきた。しかしこれにより、現れる構造は「球形」や「円柱」等の典型的なパスタ構造に限られていた。一方、より複雑な「ジャイロイド」や「二重ダイアモンド」などの構造が現れる可能性も指摘されている。そこでわれわれは、相対論的平均場とThomas-Fermi模型とに基づく非一様核物質の構造計算を、フルに空間3次元において行った。その結果、WSセル近似を用いた計算で示されたパスタ構造が、今回の3次元計算でも現れることなどがわかった。また、WSセル近似を用いた計算と3次元計算との比較、物質の励起状態として現れる3次元計算での新たな構造などを紹介する。

In low-density nuclear matter, non-uniform structures called "nuclear pasta" are expected. So far, most works on nuclear pasta have used the Wigner-Seitz (WS) cell approximation with geometrical symmetry, which reduces the calculation into one-dimensional space. However, this approximation brings about limitation of the structure within typical pasta structures. On the other hand, some works report possibilities of more complicated structures such as gyroid, double-diamond, etc. In this context we perform fully three-dimensional calculations of nuclear matter based on the relativistic mean-field model and the Thomas-Fermi approximation. We demonstrate that pasta structures, previously given by the WS cell approximation, also appear in the three-dimensional calculation. The most stable structure of matter with and without WS cell approximation are compared. We also present newly observed structures which may appear as exited states of matter.