[論文レビュー] A first order transition to, and then parity violation in, a color superconductor

Robert D. Pisarski, Dirk H. Rischke|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 1998

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、低温・高密度のクォーカー物質において、アップ・ダウンクォークがコープアー対を形成し、 strange クォークが凝縮する際に、自発的対称性の破れとしてのパリティの破れが生じる一次相転移を提案している。この相転移はコロンベア＝ワインバーグ機構によって駆動され、軸対称性 U(1) が回復する高密度領域において、アップ・ダウンクォーク間の対形成がパリティを破る。これは、ローレンツ不変性が破れている新しい色超伝導相を示唆する。

ABSTRACT

In cold, dense quark matter, quarks of different flavor can form Cooper pairs which are anti-triplets under color and have total spin J=0. The transition to a phase where strange quarks condense with either up or down quarks is driven first order by the Coleman-Weinberg mechanism. At densities sufficiently high to (effectively) restore the axial U(1) symmetry, then relative to the ordinary vacuum, the condensation of up with down quarks (effectively) breaks parity spontaneously.

研究の動機と目的

• 低温・高密度クォーカー物質におけるクォーク対形成（コープアー対）の相転移の性質を調査すること。
• ストレンジクォークがアップまたはダウンクォークと凝縮する際に、一次相転移が引き起こされるかを特定すること。
• 色超伝導相においてパリティが自発的に破れる条件を分析すること。
• コロンベア＝ワインバーグ機構が相転移を駆動する役割を調査すること。
• 高密度クォーカー物質において、軸対称性 U(1) の回復とパリティ破れの相乗的相互作用を検討すること。

提案手法

• 研究は、クォーク凝集体の有効ポテンシャルにおける量子補正を分析するためにコロンベア＝ワインバーグ機構を用いる。
• 異なるフレーバーのクォーク間のコープアー対形成をモデル化し、スピンがゼロ（J=0）で反トリプレット色状態に注目する。
• 高密度領域において軸対称性 U(1) が有効に回復することを考慮し、真空構造を変化させる。
• 有効ポテンシャルにおける複数の極小値の存在と真空の安定性を評価することで、一次相転移を特定する。
• パリティ操作における真空状態の変換を検討し、自発的パリティ破れを検出する。
• 有効場理論の手法を用いて、高密度物質におけるクォークの低エネルギー力学を記述するフレームワークを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストレンジクォークがアップまたはダウンクォークと凝縮する際に、高密度クォーカー物質で一次相転移が誘発されるか？
• RQ2 コロンベア＝ワインバーグ機構が色超伝導相への相転移を駆動する役割は何か？
• RQ3 アップ・ダウンクォークの対形成が自発的パリティ破れを引き起こす条件は何か？
• RQ4 高密度領域における軸対称性 U(1) の回復が、真空構造とパリティ対称性に与える影響は何か？
• RQ5 クォーカー物質における一次相転移が、パリティ破れによってローレンツ不変性が破れた相を生じうるか？

主な発見

• ストレンジクォークがアップまたはダウンクォークと凝縮する相への移行は、コロンベア＝ワインバーグ機構によって駆動される一次相転移である。
• 回復した軸対称性 U(1) の存在下で、アップ・ダウンクォークの凝縮が自発的パリティ破れを引き起こす。
• アップ・ダウンクォークを含む特定のコープアー対凝集体の形成により、通常の真空と比較してパリティが破れる。
• 軸対称性 U(1) が有効に回復する高密度領域で相転移が発生し、真空構造が変化する。
• パリティが破れているが、従来のBCS対形成とは異なる、新しい色超伝導相を示す。
• 有効ポテンシャルに複数の極小値が現れ、相転移の一次的性質が裏付けられる。