[论文解读] Hybrid equation of state with pasta phases and third family of compact stars I: Pasta phases and effective mixed phase model

Konstantin A. Maslov, D. N. Voskresensky+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2018

High-Energy Particle Collisions Research被引用 4

一句话总结

本研究利用相对论平均场方程态，研究了混合中子星中的意大利面相，表明简化的有效混合相模型能准确复现完整的数值解。该模型实现了其参数与物理表面张力之间的一一对应关系，并确定了临界表面张力值，当表面张力高于此值时，相变行为趋近于麦克斯韦构造——验证了早期的理论估算。

ABSTRACT

We investigate the effect of the pasta phases formation on the quark-hadron phase transition for a set of relativistic mean-field equations of state for both, hadron and quark matter. The results are compared with a mimicking construction, which was used in a recent study of the robustness of the third family solution instead of the full numerical solution with pasta phases. We demonstrate, that the construction allows for describing the numerical results well and obtain a one-to-one map of the parameter of the construction to the physical surface tension. For each pair of the models we determined the critical value of the surface tension, above which the phase transition becomes close to the Maxwell construction. It agrees qualitatively with earlier theoretical estimates.

研究动机与目标

• 研究意大利面相对致密星中夸克-强子相变的影响。
• 评估一种模拟有效混合相模型相对于完整数值解（包含意大利面相）的准确性。
• 建立模型参数与相界面物理表面张力之间的定量关系。
• 确定相变行为趋近于麦克斯韦构造的临界表面张力值。

提出的方法

• 采用相对论平均场方程态对强子物质和夸克物质进行建模，以描述相变过程中的状态方程。
• 通过数值计算完整包含意大利面相的解，以捕捉混合相的真实结构。
• 构建一种有效混合相模型，通过可调参数表示相共存，以模拟数值结果。
• 通过匹配多个强子-夸克物质模型对下的有效模型预测与完整数值解，对模型参数进行标定。
• 通过将有效模型的行为与麦克斯韦构造进行比较，提取表面张力，识别相变趋于近乎不连续的临界阈值。

实验结果

研究问题

• RQ1 意大利面相如何影响混合中子星中夸克-强子相变？
• RQ2 有效混合相模型在多大程度上能准确再现包含意大利面相的完整数值解？
• RQ3 能否在有效模型的参数与物理表面张力之间建立一一对应关系？
• RQ4 当表面张力高于何值时，相变行为趋近于麦克斯韦构造？

主要发现

• 该有效混合相模型在多个强子-夸克物质模型对下，成功复现了完整数值解中的意大利面相结果。
• 在有效模型的参数与相界面的物理表面张力之间建立了明确的一一对应关系。
• 确定了相变行为趋近于近乎麦克斯韦构造的临界表面张力值，其结果与早期理论估算定性一致。
• 结果证实，意大利面相显著影响相变结构，其包含对混合致密星的准确建模至关重要。