富中子物质的多信使观测综述

在极高密度下，电子与质子反应形成富中子物质。该物质是核物理与天体物理中许多基本问题的核心。此外，人们正利用各种新型工具研究富中子物质，例如稀有同位素束流装置 (FRIB) 和激光干涉引力波天文台 (LIGO)。我们描述了铅半径实验 (PREX)，该实验利用宇称破坏电子散射测量 $^{208}\text{Pb}$ 的中子半径，这对中子星及其地壳具有重要意义。我们讨论了中子星半径的 X 射线观测，这也对富中子物质具有重要启示。引力波 (GW) 为富中子物质研究开启了新窗口，其来源包括中子星并合、旋转中子星的山脉结构以及集体 r 模振荡。利用大规模分子动力学模拟，我们发现中子星地壳具有极高的强度，能够支撑旋转中子星上足以产生可探测引力波的山脉结构。最后，来自核心坍缩超新星 (SN) 的中微子提供了另一种性质截然不同的富中子物质探针。中微子从称为中微子球层的最后散射面逃逸，该处是由富中子物质构成的低密度温气体。中微子球层条件可在实验室中通过重离子碰撞进行模拟。中微子观测可探测超新星中的核合成过程。我们相信，结合利用光子、引力波和中微子进行的天文观测，以及在原子核、重离子碰撞和放射性束流方面开展的实验室实验，将从根本上推进我们对天体致密天体、QCD 稠密相、元素起源以及富中子物质的认识。