中性子星クラストにおける物質の非一様構造とその性質

Non-uniform structure of matter in neutron star crust and its mechanical property

岡本 稔; 丸山 敏毅  ; 矢花 一浩*; 巽 敏隆*

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

中性子星クラストや超新星爆発の前段階の低密度原子核物質において、「原子核パスタ」と呼ばれる非一様構造が現れると示唆されている。多くの先行研究において、一様背景電子と「原子核パスタ」の結晶構造が仮定されたり、Wigner-Seitz cell (WS)近似が使われたりしている。球状の「原子核パスタ」において、わずかなクーロンエネルギーの差により、体心立方(bcc)格子が面心立方(fcc)格子や単純立方格子よりエネルギー的に安定であるとされてきた。しかし、より正確な結論を得るには、電子の非一様性とdropletの結晶格子に応じたサイズを考慮しなければならない。われわれは相対論的平均場理論とThomas-Fermi模型に基づいて、ベータ平衡下の低密度原子核物質に関する空間3次元の計算を行った。発表では、エネルギー的に最も安定な構造、fccとbccのdropletにおけるエネルギーの内訳などについて調べ、ある密度ではfcc結晶格子が現れることを示した。

In low-density nuclear matter like neutron star crust and previous stage of supernovae, the existence of non-uniform structure called "nuclear pasta" has been suggested. In previous studies, uniform background electron and crystalline structure of "nuclear pasta" was assumed and Wigner-Seitz cell (WS) approximation was used. For droplet structure, it has been considered that body-centered cubic (bcc) lattice is energetically favored than face-centred cubic (fcc) lattice by a small difference in Coulomb energy. We performed three-dimensional calculation on the beta-equilibrium low-density nuclear matter using a relativistic mean field model and Thomas-Fermi approximation. We explored the most energetically stable structures and the energy compositions of bcc and fcc of droplets. Then we have found that fcc lattice can emerge at some densities.