核子物质中的相变与中子星冷却

提出一种新的中子星冷却情形，基于介子凝聚发生于因临界自旋-等离子体波动导致的中子物质中的对应关系，以及二维电子气体中的金属-绝缘体相变。在介子凝聚阈值密度之后，中子星物质失去其空间均匀性，中子单粒子谱获得绝缘体隧穿，抑制中子对神经元产生反应以及对星体比热的贡献。在阈值密度以下的液相中，自旋-等离子体波动发挥双重作用。一方面，他们导致多层中子费米面扩展至低动量，从而激活通常被禁止的直接Urca冷却机制；另一方面，他们放大无节点P轨道中子超流隧穿，同时抑制S轨道配对。在这一图景下，没有介子凝聚核心的轻型星经历缓慢冷却，而更重的星通过中子星内部狭窄壳层的直接Urca辐射实现增强冷却。