富中子物质中碎片形成的动力学

背景：中子星是核子处于极端条件下的天体系统。由于质子间库仑斥力的长程作用，该系统具有结构不均匀性。若干旨在重现核物质并包含屏蔽库仑项的相互作用能够重现这些被称为“核意面”（nuclear pasta）的结构不均匀性。这些位于中子星地壳的结构不均匀性，也可在膨胀系统中出现，具体取决于热力学条件（温度、质子分数等）和膨胀速度。目的：我们旨在寻找依据“小大爆炸”模型模拟的膨胀系统中碎片形成的动力学。这种膨胀类似于中子星并合的演化过程。方法：我们利用半经典分子动力学模型研究核子的动力学。从平衡组态出发，均匀膨胀系统直至达到渐近组态（即极低的最终密度）。我们利用四种不同的团簇识别算法，研究整个膨胀过程中的碎片分布及团簇形成动力学。结果：通过研究膨胀前平衡态的拓扑结构，我们重现了已知的意面相，并发现了一种我们称之为“孕意面”（pregnocchi）的新相，该相由嵌入中子海中的质子聚集体构成。我们识别出不同的碎裂机制，取决于初始温度和碎片速度。特别是对于前述的“孕意面”，在膨胀早期阶段，中子云会包围团簇，从而产生与 r-过程出现相容的组态。结论：这些计算为地球实验与中子星研究之间的比较铺平了道路。