关于千新星中 $\beta$ 粒子束缚激发碰撞的谱方法

$\beta$ 粒子与弱电离等离子体背景的相互作用，是为中子星并合产生的千新星瞬变信号提供能量的一种重要机制。为此，我们在 Vlasov-Maxwell-Boltzmann 方程的谱求解器中，实现了由 Inokuti (1971) 遵循 Bethe (1930) 的开创性表述所描述的近似快粒子碰撞核。具体而言，我们将快粒子平面波原子激发核展开为 Hermite 基底的系数，并推导了相关的离散谱系统。在这种快粒子极限下，该方法允许直接使用通常用于光子-物质相互作用的原子数据，包括光学振子强度。所得的谱矩阵被实现于 MASS-APP 谱求解器框架中，其方式避免了每个空间区域的全矩阵存储。我们对矩阵构造的各个方面进行了数值验证，并展示了二维轴对称千新星抛射物快照的三维原理验证模拟。我们的初步数值结果表明，对于千新星中的 $\beta$ 粒子，Hermite 基底参数的合理选择为：体速度参数 $\vec{u}=0$，热速度参数 $\vec{\alpha}=0.5c$，以及 9x9x9 模速度基底集（每个维度上 Hermite 阶数为 0 到 8）。对于抛射物内部样本区域，我们估计大角度（$\gtrsim2.5^{\circ}$）束缚激发散射对总热化的热化比率约为 0.002-0.003。