Pairing dynamics in inner crust of neutron stars and neutron-rich nuclei

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05436
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Matsuo Masayuki 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70212214)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関澤 一之 新潟大学, 研究推進機構, 特任助教 (00820854)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 中性子星内殻 / 中性子超流体 / 中性子過剰核 / 集団励起 / 対相関

Outline of Final Research Achievements

The inner crust of neutron stars is a unique matter consisting of neutron-rich nuclei and neutron superfluid. We have studied theoretically the pairing correlation and low-lying collective excitations of the inner crust matter by means of the nuclear density functional theory. It is found that the coupling between the superfluid phonon, an elementary mode of excitation in neutron superfluid, and the collective modes of nuclei (the displacement and the surface vibration) may be weak. We also studied the role of the pairing correlation in forming the neutron quasiparticle resonance, and revealed its novel features.

Free Research Field

原子核理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の主要な結論は、中性子星内殻における２つの素励起モード、中性子超流体の音波と原子核の集団運動の間の結合が弱い可能性を理論的に指摘したことである。このモード間結合が弱い場合、内殻物質の熱伝導率が大きくなることが推定され、中性子星内殻の熱伝導が関与する現象を理解する上で新たな視点を与える可能性がある。また、本研究は、内殻中では原子核と中性子の散乱が対相関によって大きく影響を受けることも指摘するものである。これらは、中性子星内殻における中性子対相関の役割がこれまで認識されていた以上に広範であり、さらなる研究の必要性を示すものである。