Pasta structures in neutrino-degenerate nuclear matter

ニュートリノが縮退した原子核物質のパスタ構造

丸山 敏毅  ; 安武 伸俊*; 巽 敏隆*

Maruyama, Toshiki; Yasutake, Nobutoshi*; Tatsumi, Toshitaka*

ニュートリノがトラップされた原子核物質の非一様構造と物質の性質を調べた。理論的枠組みとしては相対論的平均場とトーマス-フェルミ近似を用いた。ニュートリノを含まないわれわれの以前の研究では、電子含有率を固定した場合、いわゆるパスタ構造が現れたが、ベータ平衡物質では、球形核のみが見られた。今回の研究では、レプトン含有率を固定した計算を行ったところ、ニュートリノの圧力を下げるように陽子密度が上昇し、陽子-中性子の強い引力がもたらすクラスター生成により非一様パスタ構造の出現が促進されることがわかった。また、ニュートリノの存在が状態方程式に与える影響についても報告する。

We explore the inhomogeneous structures and properties of nuclear matter with inclusion of trapped neutrinos which is relevant to the supernovae and the crust of proto-neutron stars. As a theoretical framework we employ the relativistic mean field (RMF) model with the Thomas-Fermi approximation for fermions. In our previous studies of nuclear matter without neutrino, we have observed "pasta" structures in nuclear matter with a fixed electron fraction while there appeared only spherical nuclei in catalyzed nuclear matter. In our present study of catalyzed nuclear matter with a fixed lepton fraction, pasta structures are found to be persistent due to the increase of protonfraction which causes the formation of cluster of protons and neutrons by their strong attraction. We present the equation of state (EOS) of neutrino-trapped nuclear matter and discuss the effects of the existence of neutrinos.