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Voigt 近似下的中子星壳层 II:有效剪切模量的电子屏蔽修正通用公式

高能天体物理现象 2023-10-02 v1 材料科学 核理论 等离子体物理

摘要

中子星壳层有效剪切模量的主要贡献可在库仑固体模型内计算,并可用简单解析表达式近似,适用于任意(甚至多组分)成分。此处我考虑在托马斯-费米近似下与电子屏蔽相关的修正。具体地,我证明对于相对论性电子(密度 ρ>106\rho>10^6 g\,cm3^{-3}),该修正可估计为 δμeffV=9.4×104ZnZZ7/3e2/ae\delta \mu_\mathrm{eff}^\mathrm{V}= -9.4\times 10^{-4}\sum_Z n_Z Z^{7/3} e^2/a_\mathrm{e},其中求和遍及离子种类,nZn_Z 为电荷 ZeZe 的离子数密度,kTFk_\mathrm{TF} 为托马斯-费米屏蔽波数。最后,ae=(4πne/3)1/3a_\mathrm{e}=(4 \pi n_\mathrm{e}/3)^{-1/3} 为电子球半径。假定准中性条件 ne=ZZnZn_\mathrm{e}=\sum_Z Z n_Z。该结果对任意(甚至多组分和非晶)物质成立,可应用于中子星壳层及(致密)白矮星核心。例如,对于中子星壳层内典型层 Z40Z\sim40,屏蔽修正使剪切模量降低约 99\%。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.14649,
  title  = {Neutron star crust in Voigt approximation II: general formula for electron screening correction for effective shear modulus},
  author = {Andrey I. Chugunov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.14649},
  year   = {2023}
}

备注

6 pages, Accepted in MNRAS