Landau 量子化对中微子辐射和吸收的影响

一些已知的中子星（称为磁星）拥有非常强大的磁场，表面磁场可达 $10^{15}\,\rm G$，内部磁场甚至可能更强。最近对射电脉冲星 GLEAM-X J1627 的观测表明，其表面磁场可能强达 $10^{16} \,\rm G$。在强磁场存在时，电子和质子的能级被量子化，且 Direct Urca 过程允许中子星在低密度下快速冷却。对于磁场 $B \geq 10^{16}\,\rm G$ 的情况，我们发现由于能量量子化导致的辐射特性，这些特性在常用的方法——即能级几乎连续处理的准经典近似——中未被捕获。共振可导致在特定密度处的中微子辐射率相对于忽略量子化的计算放大，尤其在低温下更为明显。这些效应对整个中子星的热力学演化并不重要，但可能与特定密度行为相关的现象有关。我们使用包含均场核效应的标准 V-A 弱核 Lagrangian 进行了强磁场下 Direct Urca 速率的完全相对论性计算，并讨论了修改波函数带来的数值挑战以及一种新的半解析近似。这些工具也适用于计算二进制中子星合并 ejecta 中强磁场下中微子不透性。我们计算了亚饱和密度和温度超过 1 MeV 时，中微子捕获于自由核子的不透性。我们发现，由于电子 Pauli 阻塞抑制作用，在中微子捕获于中子时，对最低能级中微子捕获过程的放大可达一个数量级以上；而在中微子捕获于质子时，则来自核子磁矩效应。