Asymmetry of the neutrino mean free path in hot neutron matter under strong magnetic fields

Patiño, Julio César Torres; Bauer, E.; Vidaña, Isaac

doi:10.1103/physrevc.99.045808

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“…One is the effect of the magnetic field on the oscillation of the neutrinos [27]. The second source of asymmetry are the parity violation reactions which take place inside the neutron star [28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. This last approach is the one that we adopt in this work.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In this work we analyze the asymmetry in the neutrino mean free path for the absorption reaction ν + n → e − + p, in hot dense neutron matter. In a previous paper we have discussed the scattering process ν + n → ν ′ + n ′ [39]. By considering both reactions, the asymmetry in the neutrino emission can be originated from the differential cross section and from the neutrino mean free path (which is the inverse of the total cross section per unit volume).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Asymmetry of the neutrino mean free path in partially spin polarized neutron matter within the Skyrme model

Bauer,

Patiño

2020

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The asymmetry in the neutrino mean free path for the absorption reaction ν + n → e − + p, is evaluated within hot neutron matter under a strong magnetic field. We consider densities in the range 0.05 ≤ ρ ≤ 0.4 fm −3 , several temperatures up to 30 MeV and magnetic field strengths from B = 0 up to B = 10 18 G. Polarized neutron matter is described within the non-relativistic Hartree-Fock model using the LNS Skyrme interaction. The neutrino mean free path has a weak dependence with the temperature and in the strong magnetic field region, it decreases for growing values of it. This contrast with the scattering reaction ν + n → ν ′ + n ′ , where the average mean free path is almost independent of the magnetic field and has a strong dependence with the temperature. We have evaluated the asymmetry from both the absorption and scattering reactions.Our results shows that the total asymmetry depends on the magnetic field intensity, the density and the temperature. For a density of 0.16 fm −3 and for a magnetic field strength of B=10 17 G, the asymmetry in the mean free path is found to be, ∼ 9% and ∼ 3.4% for temperatures of T= 15 and 30 MeV, respectively. While the same set of asymmetries for B=10 18 G, is ∼ 58% and ∼ 48%.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

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Asymmetry of the neutrino mean free path in partially spin polarized neutron matter within the Skyrme model

Bauer,

Patiño

2020

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“…Es conveniente hacer un resumen de la asimetría de spin en el sistema, como vimos en el capítulo previo y en [30]. La asimetría de spin A caracteriza el grado de polarización del sistema, en nuestro caso consideramos neutrones interactuando entre ellos a través de la interacción fuerte y en presencia de un campo magnético intenso.…”

Section: Resultsunclassified

“…23/2, son las constantes de acoplamiento vectorial y axial-vectorial, respectivamente. En el capítulo 3, calcularemos el camino libre medio para esta reacción, junto a la asimetría que muestra esta cantidad respecto del ángulo relativo entre el neutrino y el campo magnético, además recordamos que los resultados para el camino libre medio de la dispersión fueron publicados en [30].…”

Section: Reacción De Dispersiónunclassified

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Camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica polarizada

Patiño¹

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En este trabajo de Tesis, se ha estudiado el camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica a temperatura finita y para campos magnéticos intensos. En particular, el campo magnético hace que el camino libre medio de los neutrinos varíe según su orientación relativa al campo magnético; por lo cual nos concentramos en estudiar la asimetría en el camino libre medio (respecto a la dirección del campo magnético). La materia neutrónica fue descrita dentro de un modelo no relativista. Consideramos densidades en el rango 0.05 ≤ p ≤ 0.4fm-3, con temperaturas que alcanzan hasta los 30MeV, en presencia de campos magnéticos que van desde B=0G hasta B=1018G. Evaluamos dos reacciones entre los neutrinos y la materia neutrónica, que son: la reacción de dispersión v + n → v' + n', y la reacción de absorción v + n → e- + p. Para esto desarrollamos, en primer lugar un modelo para describir la materia neutrónica y a partir de los resultados de este modelo, calculamos el camino libre medio en sí. En cuanto al modelo para describir la materia neutrónica, empleamos una ecuación de estado que emplea la aproximación de Hartree-Fock con la interacción LNS de Skyrme. Por medio del cálculo de la ecuación de estado, encontramos el potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la polarización (o asimetría de spin) de la materia neutrónica. Naturalmente estas cantidades dependen de la densidad, la temperatura y la intensidad del campo magnético. Para el cálculo del camino libre medio, ponemos especial atención en el cálculo de la función de estructura, que depende fuertemente de los valores del potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la asimetría de spin. Analizamos en dos capítulos diferentes, las reacciones de dispersión y de absorción, ya que en la segunda al tener partículas cargadas debemos considerar la cuantificación de Landau en los estados finales. Esto marca un contraste fuerte con el caso en ausencia de campo magnético, donde el resultado para ambas reacciones se puede evaluar cambiando simplemente las constantes de acoplamiento. Para ambas reacciones, el camino libre medio depende fuertemente del ángulo del neutrino incidente respecto del campo magnético. Sobre la reacción de dispersión en sí, para una densidad de 0.15fm-3 y una temperatura de T= 15MeV, la asimetría en el camino libre medio es de ≈ 0.2% y ≈ 2% para B= 1016G y B= 1017G, respectivamente, mientras que para un campo de B=1018G, es de ≈ 26%. El camino libre medio de absorción tiene una débil dependencia con la temperatura y en presencia de campos magnéticos intensos decrece a medida que aumenta el campo, en contraste con el camino libre medio de dispersión que es casi independiente del campo magnético y depende fuertemente de la temperatura. Más allá de su magnitud, para ambos casos el camino libre medio decrece a medida que aumenta la temperatura. Evaluamos el camino libre medio total (que incluye ambas reacciones), junto con su asimetría, para p =0.16fm-3 e intensidad de campo magnético B=1017G, la asimetría en el camino libre medio total es de ∼ 9 % y ∼ 3.4 % con temperaturas de 15 y 30MeV, respectivamente. Mientras que para un campo de B=1018G, la asimetría es de ∼ 58 % y ∼ 48 %, nuevamente para 15 y 30MeV, respectivamente. Otro resultado que debemos destacar es que la presencia de un campo magnético fuerte modifica el espacio de fase de los estados finales para la reacción de absorción. Mientras que para B=0 la reacción de absorción es siempre más importante que la de dispersión, para B ≠ 0, el comportamiento es diferente con la temperatura, determina que para campos magnéticos intensos la reacción de dispersión puede ser más importante que la de absorción.

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Limiting magnetic field for minimal deformation of a magnetized neutron star

Gomes

Pais

Dexheimer

et al. 2019

A&A

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Aims. In this work, we study the structure of neutron stars under the effect of a poloidal magnetic field and determine the limiting largest magnetic field strength that induces a deformation such that the ratio between the polar and equatorial radii does not exceed 2%. We consider that, under these conditions, the description of magnetic neutron stars in the spherical symmetry regime is still satisfactory. Methods. We describe different compositions of stars (nucleonic, hyperonic, and hybrid), using three state-of-the-art relativistic mean field models (NL3ωρ, MBF, and CMF, respectively) for the microscopic description of matter, all in agreement with standard experimental and observational data. The structure of stars is described by the general relativistic solution of both Einstein's field equations assuming spherical symmetry and Einstein-Maxwell's field equations assuming an axi-symmetric deformation. Results. We find a limiting magnetic moment of the order of 2 × 10 31 Am 2 , which corresponds to magnetic fields of the order of 10 16 G at the surface and 10 17 G at the centre of the star, above which the deformation due to the magnetic field is above 2%, therefore, not negligible. We show that the intensity of the magnetic field developed in the star depends on the EoS, and, for a given baryonic mass and fixed magnetic moment, larger fields are attained with softer EoS. We also show that the appearance of exotic degrees of freedom, such as hyperons or a quark core, is disfavored in the presence of a very strong magnetic field. As a consequence, a highly magnetized nucleonic star may suffer an internal conversion due to the decay of the magnetic field, which could be accompanied by a sudden cooling of the star or a gamma ray burst.

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Asymmetry of the neutrino mean free path in hot neutron matter under strong magnetic fields

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Asymmetry of the neutrino mean free path in partially spin polarized neutron matter within the Skyrme model

Asymmetry of the neutrino mean free path in partially spin polarized neutron matter within the Skyrme model

Camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica polarizada

Limiting magnetic field for minimal deformation of a magnetized neutron star

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