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性能可移植的中微子反应速率开源库:中子星并合的应用

高能天体物理现象 2025-03-20 v2 核理论

摘要

对双中子星(BNS)并合中中微子的真实且详细的描述对于构建此类系统的可靠模型至关重要。为此,我们提出 BNS_NURATES,一个新颖的开源数值库,旨在高效地即时计算中微子相互作用,特别关注与 BNS 并合相关的区域。BNS_NURATES 通过考虑相互作用中相关的微观物理效应(如弱磁性和平均场效应),旨在以更高的准确性和真实感实现常用反应。它还包括电子和正电子的非弹性中微子散射以及(逆)核子衰变的贡献。最后,它提供了一种在矩输运方案框架下重建中微子分布函数的方法。作为首次应用,我们计算了从采用 M1 输运方案的 BNS 并合模拟中提取的条件下的能量依赖和能量积分的中微子辐射率和不透明度。我们发现,考虑额外相关反应和微观物理效应的影响时,结果存在一些定性差异。例如,中微子-电子/正电子散射反应对重类型中微子的能量交换很重要,因为它们在不考虑 μ±\mu^\pm 时不经历半轻子带电流过程。此外,弱磁性和平均场效应可以显著改变电子型(中微子反中微子)的 β\beta 过程贡献,同时增加(逆)中子衰变的重要性。对反应速率的改进处理也修改了中微子与物质退耦的条件,可能影响其发射谱。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.04570,
  title  = {Open-source library for performance-portable neutrino reaction rates: Application to neutron star mergers},
  author = {Leonardo Chiesa and Maitraya Bhattacharyya and Filippo Mazzini and Federico Maria Guercilena and Albino Perego and David Radice},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.04570},
  year   = {2025}
}

备注

28 pages, 15 figures, published in PRD. The BNS_NURATES library is publicly available at: https://github.com/RelNucAs/bns_nurates