超新星和原中子星中复杂核相的统计描述

我们为有限温度下的稀薄恒星物质建立了一个唯象统计模型，其中自由核子通过平均场近似处理，而原子核被视为形成松散相互作用的团簇气体。其适用领域，即重子密度范围从约$\rho>10^8$ g·cm$^{-3}$到正常核密度，温度在1到20 MeV之间，质子分数在0.5到0之间，使其适用于描述超新星爆发和原中子星中产生的重子物质。首要发现是，与普遍看法相反，壳-核转变不是一级相变，并且对于所有亚饱和密度，物质可被视为自由核子与大质量原子核之间的连续流体混合物。因此，状态方程及相关可观测量在整个热力学范围内不呈现任何不连续性。我们进一步研究了在广泛密度和温度范围内的核物质组成。在高温高密度下，与Lattimer-Swesty等传统方法相比，我们的模型预测了束缚在中型原子核中的质量分数要大得多，这对热力学量产生了显著影响。状态方程仅在低温下和均匀物质相中与当前使用的状态方程吻合良好，而在壳-核转变区域存在重要差异。最后讨论了重子物质组成与中微子不透明度之间的相关性，并表明这两个问题可以有效地解耦。