Molecular dynamics for dense matter

高密度物質の分子動力学計算

丸山 敏毅  ; 渡辺 元太郎*; 千葉 敏

Maruyama, Toshiki; Watanabe, Gentaro*; Chiba, Satoshi

中性子星クラストや超新星コアの原子核物質の構造とダイナミクスに対する分子動力学による研究をレビューした。まず、低密度物質の基底状態に現れるパスタ構造について調べた。パスタ構造は、これまで構造を仮定する計算で予測されてきたが、われわれの分子動力学による研究は形状を一切仮定しないものである。次に超新星でのコアの重力崩壊に対応する物質圧縮についての計算を紹介した。密度が上昇すると、球形核の結晶からなる物質の構造が棒状原子核の3角格子に変化する様子が見られた。その際隣り合った2つの核が融合する過程を経ることがわかった。最後に膨張する原子核物質のフラグメント生成について議論した。広く受け入れられた説である気相・液相相転移を経てのフラグメント生成ではなく、冷たい固体のひび割れ機構でフラグメント生成が起こることを指摘した。

We review our works on the molecular dynamics studies on the structures and dynamics of nuclear matter relevant to the neutron star crusts and supernova cores. First we focus on the "pasta" structures of low-density nuclear matter which have been predicted by many works with assuming the nuclear shape. In our works by the use of quantum molecular dynamics, we do not need assume any geometry. Next we show our calculation with a compression of the system which corresponds to the collapsing stage of supernova. With the increase of density, a crystalline solid of spherical nuclei will change to a triangular lattice of rods by connection of two neighboring nuclei. Finally, we discuss the fragment formation of expanding nuclear matter. Unlike a generally accepted scenario based on the gas-liquid phase transition, cold solid like matter breaks into fragments by the formation of cracks.