超流量子临界性与中子星的热演化

中子星在诞生后不久便通过发射中微子开始冷却。当温度足够低时，中子库珀对形成，触发超流相变。此前关于中子超流性的研究主要关注有限温度相变，对与超流性相关的潜在重要量子临界现象关注甚少。这里，我们首次对超流量子临界性进行了理论分析，重点关注其对中子星冷却的影响。大量计算发现，超流性在中子星密度 $\rho$ 的有限范围内发生。密度作为超流量子相变的非热参数。在广阔的量子临界区域内，无能隙中子与超流序参量的量子临界涨落强烈耦合。我们使用微扰理论和重整化群方法处理这一耦合，发现它导致非费米液体行为，从而对中子比热 $c_{\mathrm{n}}\propto T$ 产生对数 $T\ln(1/T)$ 修正，并显著改变中微子辐射率。量子临界现象远早于超流性的出现而出现，并在中子星几乎整个寿命期间持续存在。在低温下，这些现象与中子星内部的超流性共存，但占据不同的层次。我们将超流量子临界性纳入中子星冷却的理论描述中，并表明它显著延长了热弛豫时间。通过改变超流涨落强度和其他物理量，我们对多颗中子星的观测冷却数据获得了良好的拟合。我们的结果表明超流量子临界性与中子星热演化之间存在有趣的关联。