超密中子星核心中的直接 Urca 过程

我们采用场论模型，对中子在退化质子物质中由直接 Urca 过程引起的中子能量损失进行相对论计算。通过我们的分析，在 beta 平衡下的自由质子气体中，如果中子数密度超过临界值 $n_{n}^{c}=5.9\times 10^{31} cm^{-3}$，则中子直接衰变是被禁止的。在超密核物质中，$n>n_{0}$ 时，中子的弱衰变仅由于强相互作用引起，具体为通过等离子体介导的等离子体效应。等离子体中等离子体场的作用会在质子和中子的谱之间创造一个较大的能量间隙，这是 beta 衰变运动学所必需的。我们在均场近似下得到的中子能量损失表达式包含了质子 recoil、奇偶性违反、弱磁性和伪标量相互作用的效应。为了数值检验我们的公式，我们采用一种自洽的相对论多组分质子物质模型。我们发现，相对论的辐射效率显著高于非相对论方法所预测的水平。我们发现，由于弱磁性效应，相对论辐射效率增加约 40-50%。