Superfluid hydrodynamics in the inner crust of neutron stars

The inner crust of neutron stars is supposed to be inhomogeneous and composed of dense structures (clusters) that are immersed in a dilute gas of unbound neutrons. Here we consider spherical clusters forming a BCC crystal and cylindrical rods arranged in a hexagonal lattice. We study the relative motion of these dense structures and the neutron gas using superfluid hydrodynamics. Within this approach, which relies on the assumption that Cooper pairs are small compared to the crystalline structures, we find that the entrainment of neutrons by the clusters is very weak since neutrons of the gas can flow through the clusters. Consequently, we obtain a low effective mass of the clusters and a superfluid density that is even higher than the density of unbound neutrons. Consequences for the constraints from glitch observations are discussed.Comment: 13 pages, 12 figures, figures and discussions added. Accepted in Phys. Rev.

Collective Modes in a Superfluid Neutron Gas within the Quasiparticle Random-Phase Approximation

We study collective excitations in a superfluid neutron gas at zero temperature within the quasiparticle random phase approximation. The particle-hole residual interaction is obtained from a Skyrme functional, while a separable interaction is used in the pairing channel which gives a realistic density dependence of the pairing gap. In accordance with the Goldstone theorem, we find an ungapped collective mode (analogous to the Bogoliubov-Anderson mode). At low momentum, its dispersion relation is approximately linear and its slope coincides with the hydrodynamic speed of sound calculated with the Skyrme equation of state. The response functions are compared with those obtained within the Landau approximation. We also compute the contribution of the collective mode to the specific heat of the neutron gas, which is relevant for the thermodynamic properties of the inner crust of neutron stars.Comment: 12 page

Liquid-gas coexistence vs. energy minimization with respect to the density profile in the inhomogeneous inner crust of neutron stars

We compare two approaches to describe the inner crust of neutron stars: on the one hand, the simple coexistence of a liquid (clusters) and a gas phase, and on the other hand, the energy minimization with respect to the density profile, including Coulomb and surface effects. We find that the phase-coexistence model gives a reasonable description of the densities in the clusters and in the gas, but the precision is not high enough to obtain the correct proton fraction at low baryon densities. We also discuss the surface tension and neutron skin obtained within the energy minimization.Comment: 7 pages, 8 figures, to be published in Phys. Rev.

La démocratisation du social

International audienceParce qu’elle est en même temps un observatoire et un forum des débats sociaux et académiques sur l’État-providence, une revue comme Lien social et Politiques se doit de remettre régulièrement à l’examen un certain nombre de thèmes centraux pour son projet éditorial. Celui de la participation des citoyens à l’élaboration des politiques sociales, au-delà de leurs statuts d’usagers, de bénéficiaires et (ou) de clients, est pour ainsi dire au fondement du projet de cette revue. C’était naturellement le cas à l’époque où son titre était encore Revue internationale d’action communautaire, signifiant explicitement l’accent mis sur le rôle de la société civile dans la régulation des problèmes sociaux. C’était toujours le cas lorsque, au début des années 1980, un de ses animateurs publiait l’analyse d’un certain nombre d’expériences participatives comme le Bureau d’aménagement de l’Est du Québec, les centres locaux de services communautaires ou différentes expériences de groupes populaires (Godbout, 1983). À cette époque, le diagnostic était mitigé et le scepticisme sur la capacité de telles expériences d’aller au-delà de la démocratie représentative, solidement ancré. Qu’en est-il aujourd’hui, alors même que se développent nombre de controverses sur l’avenir des systèmes de retraite, le contrôle des dépenses de santé ou la régulation de l’insécurité ? Avons-nous affaire aux mêmes procédures de participation ? À quoi répondent-elles fondamentalement ? Nourrissent-elles les mêmes illusions et désillusions ? Permettent-elles véritablement de prendre des décisions plus démocratiques dans un contexte d’incertitude accrue et de maîtrise réduite, du fait des processus de mondialisation des enjeux ? Doit-on, à l’instar d’auteurs comme Michel Callon, Pierre Lascoumes et Yannick Barthe (2001), croire à l’émergence d’une nouvelle configuration de ces modes de participation citoyenne, à l’apparition et à la démultiplication de « forums hybrides » susceptibles de compléter par une « démocratie dialogique » les formes représentative (élection) et délégative (délégation aux experts) de la démocratie ?(Intro.

Learning, Identifying, Sharing

This article argues that a cooperatively-built, well-organized, shared knowledge base is a new – and, from certain viewpoints, optimal – kind of support (refining and integrating other kinds of supports) for three complementary tasks: learning about living entities (and how to identify them), supporting their identification, and sharing knowledge about them. This article gives the ideas behind our prototype, and argues that knowledge providers can be not solely specialists, but also amateurs. In essence, for these three tasks, it argues for the (re-)use of much more semantically organized and interconnected versions of semantic wikis or scratchpads

Self-Supervised Learning to Prove Equivalence Between Straight-Line Programs via Rewrite Rules

We target the problem of automatically synthesizing proofs of semantic equivalence between two programs made of sequences of statements. We represent programs using abstract syntax trees (AST), where a given set of semantics-preserving rewrite rules can be applied on a specific AST pattern to generate a transformed and semantically equivalent program. In our system, two programs are equivalent if there exists a sequence of application of these rewrite rules that leads to rewriting one program into the other. We propose a neural network architecture based on a transformer model to generate proofs of equivalence between program pairs. The system outputs a sequence of rewrites, and the validity of the sequence is simply checked by verifying it can be applied. If no valid sequence is produced by the neural network, the system reports the programs as non-equivalent, ensuring by design no programs may be incorrectly reported as equivalent. Our system is fully implemented for a given grammar which can represent straight-line programs with function calls and multiple types. To efficiently train the system to generate such sequences, we develop an original incremental training technique, named self-supervised sample selection. We extensively study the effectiveness of this novel training approach on proofs of increasing complexity and length. Our system, S4Eq, achieves 97% proof success on a curated dataset of 10,000 pairs of equivalent programsComment: 30 pages including appendi

Modes collectifs et hydrodynamique dans la croûte interne des étoiles à neutrons

Neutron stars have been extensively studied since Baade and Zwicky have proposed their existence in 1934. Their description is at the interface of numerous domains of physics, e.g., X-ray astrophysics, pulsar signal observation, general relativity and nowadays gravitational waves, solid state physics, and also nuclear physics. In this thesis we will concentrate on the nuclear physics description, especially of the inner crust. These stars are charaterized by their large mass from one to two solar masses, in a radius of 10 km. Their inner structure can be divded in three major layers: the outer crust, the inner crust and the core. The outer crust consists of nuclei coexisting with an electron gas to ensure charge neutrality. If one goes deeper into the crust, the ratio of neutrons with respect to the total nucleon number increases. Eventually, the excess of neutrons in the nuclei gets so high that they drip out from the nuclei and create a dilute neutron gas. From now on, we will speak of nuclear clusters instead of nuclei. This phenomenon defines the limit between the outer crust and the inner crust. This complicated structure and composition is at the origin of many characteristic properties of neutron stars. Hence, we will construct our work in three major parts. First, we start to account for the neutron gas surrounding the clusters, which we treat as uniform. Here, the neutron gas is assumed to be superfluid, and one can expect a Goldstone mode. This description will be done in the framework of QRPA. Second, we will focus on the study of properties of the clusters contained in the inner crust. Under these conditions we expect to see cystal of spheres, rods and plates of bound nucleons, that we will describe with the help of the ETF approximation. Third, we will finish by treating the interaction between the clusters and the gas with hydrodynamics. The results will be applied to astrophysics and in particular to glitches.Les étoiles à neutrons ont été largement étudiées depuis que Baade and Zwicky ont postulé leur existence en 1934. Ces études ont été et sont réalisées à l'interface de différents domaines de la physique tels que : l'astrophysique en rayons X, l'observation des pulsars, la relativité générale et plus dernièrement les ondes gravitationnelles, la physique du solide, ainsi que la physique nucléaire. Dans cette thèse nous nous concentrerons sur la description des étoiles à neutrons dans le cadre de la physique nucléaire et précisément de la croûte interne de l'étoile. Ces étoiles sont caractérisées par une masse importante de l'ordre d'une à deux masses solaires dans un rayon de 10 km. Quant à leur structure interne elle peut être décrite en trois strates : la croûte externe, la croûte interne et le cœur. La croûte externe correspond à un réseau cristallin de noyaux atomiques et un gaz d'électrons relativistes. Vient ensuite la croûte interne, définie lorsque les noyaux de la croûte externe sont si riches en neutrons qu'ils les libèrent dans le milieu pour former un gaz. Ici, nous ne parlons plus de noyaux mais d'agrégats car tous les nucléons qui les composent ne sont plus systématiquement liés. Cette structure complexe et sa composition est à l'origine de nombreuses propriétés caractéristiques des étoiles à neutrons.C'est ainsi que nous construirons notre étude en trois parties. Tout d'abord nous commencerons par traiter le gaz de neutrons entourant les agrégats. Le gaz de neutrons que nous considérons uniforme ici est superfluide et devrait donc présenter un mode de Goldstone. Cette description sera effectuée à l'aide de la QRPA. Puis nous en viendrons à la description des agrégats. Dans ces conditions on s'attend à observer des cristaux de sphères, des cylindres et des plaques de matière nucléaire, que nous décrirons grâce à l'approximation ETF. Puis nous terminerons par la description de l'interaction entre les agrégats et le gaz au niveau dynamique, et ce dans le cadre de la théorie hydrodynamique. Ces résultats seront appliqués à l'astrophysique et en particuliers aux glitches