Matéria npe não homogênea na presença de campos magnéticos gigantes na aproximação de Thomas-Fermi

Abstract

Neste trabalho tratamos do problema da matéria assimétrica npe (nêutrons, prótons e elétrons) na aproximação de Thomas-Fermi, onde os elétrons tem a função de neutralizar a matéria. Esta matéria neutra é considerada à temperatura zero e submetida a campos magnéticos gigantes. A EOS é obtida à partir do modelo efetivo de Walecka não-linear, e para ajustar as propriedades da matéria, tais como densidade de saturação nuclear e coeficiente de tensão superficial, são utilizados dois conjuntos de parâmetros diferentes, NL3 e TM1. Utilizamos um procedimento conhecido como aproximação de Wigner-Seitz, para assim podermos considerar as diferentes estruturas nucleares exóticas que surgem no interior da matéria nuclear assimétrica não-homogênea, conhecidas coletivamente como pasta e nomeadas individualmente como: bolha, gota, cilindro, tubo e placa. Os perfis de densidade de cada partícula são calculados no interior da célula de Wigner-Seitz, respeitando-se a simetria de cada estrutura da pasta. Isto permite a obtenção de várias quantidades globais da matéria, por exemplo, a energia-livre e o número de partículas, e a obtenção de quantidades locais, como o número de níveis quantizados de energia devido à presença do campo magnético. Estudamos a magnetização da pasta e o efeito quântico oscilatório de Haas-van Alphen, e mostramos como a energia livre por partícula, o raio da célula de Wigner-Seitz e o número de nucleons na célula variam com o campo magnético. Mostramos como as densidades de transição entre as diferentes estruturas da pasta dependem da intensidade do campo magnético, inclusive obtendo o comportamento da transição de fase da pasta para a matéria-homogênea. Também obtivemos o comportamento do coeficiente de tensão superficial em função do campo magnético.<br>

Abstract : In this work we treat the problem of asymmetric npe matter (neutrons, protons and electrons) in the Thomas-Fermi approximation, where electrons act neutralizing the matter. This neutral matter is considered at zero temperature and subjected to giant magnetic field. The EOS is calculated from the effective nonlinear Walecka model using two different sets of parameters, NL3 and TM1, to adjust the properties of matter such as nuclear saturation density, surface tension coefficient, etc. We use a procedure known as the Wigner-Seitz approximation thus we can consider the different exotic nuclear structures which arise within the inhomogeneous asymmetric nuclear matter. These structures are known collectively as pasta and named individually as: bubble, droplet, rod, tube and slab . The density profiles are calculated for each particle within the Wigner-Seitz cell, respecting the symmetry of each structure. This allows us to obtain several global quantities, for instance, the free energy and the number of particles. Also, makes possible to obtain local quantities like the quantized energy levels due to presence of magnetic field. We study the magnetization and the quantum oscillatory effect known as the de Haas-van Alphen Effect, and show how the free energy per particle, the radius of the Wigner-Seitz cell and the number of nucleons in the cell depends on the magnetic field. We show how the density transition between different pasta structures depends on the magnetic field intensity, including the phase transition behavior from the pasta phase to the homogeneous matter. We also have included the behavior of the surface tension coefficient as a function of magnetic field.