[論文レビュー] Deconfinement and chiral restoration within the SU(3) PNJL and EPNJL models in an external magnetic field

Márcio Ferreira, Pedro Costa+3 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、外部磁場下におけるSU(3) PNJLおよびEPNJLモデルにおけるクォーク凝集体と手術的対称性の回復を調査し、磁場依存のポリコフ・ループパラメータを有するEPNJLモデルが逆磁場キャタリシスを再現し、特に有限温度において格子QCDデータとの整合性を向上させることを示している。

ABSTRACT

The behavior of the quark condensates at zero chemical potential and finite temperature subject to an external magnetic field is studied within the three flavor Nambu--Jona-Lasinio model with Polyakov loop (PNJL) and its extension, the so-called entangled PNJL model (EPNJL). A comparison with recent lattice QCD data is performed and it is shown that at $T=0$ MeV the light quark condensates are in quantitative agreement. At finite temperature, although there is an overall reasonable agreement with several lattice results, it is shown that in the lattice calculations the effect due to the electric charge quark difference is stronger and the restoration of the $u$ quark chiral symmetry starts at lower temperatures. When considering the EPNJL model with a Polyakov loop scale parameter that depends on the magnetic field, it is possible to obtain an earlier rise of the Polyakov loop with the increase of the magnetic field and due to the entanglement, the inverse magnetic catalysis is found as in the lattice QCD calculations.

研究の動機と目的

• 外部磁場の存在下における脱コンfinementと手術的対称性回復の相乗作用を理解すること。
• 有限温度およびゼロ化学ポテンシャルにおける格子QCD結果を再現する能力を、PNJLおよびEPNJLモデルの有効性を評価すること。
• 磁場がポリコフ・ループおよび手術的対称性回復ダイナミクスに与える影響を調査すること。
• EPNJLモデルにおけるポリコフ・ループとクォーク自由度の結合が、格子QCDで観測された逆磁場キャタリシス効果を再現できるかどうかを特定すること。

提案手法

• クォークの相互作用とコンfinement効果を記述する三フレーバーNambu–Jona-Lasinioモデルにポリコフ・ループを組み込んだPNJLモデルを用いる。
• PNJLモデルを、ポリコフ・ループのスケールパラメータが磁場強度に依存するように拡張した、結合PNJL（EPNJL）モデルに拡張する。
• 磁場依存のポリコフ・ループを用いて、手術的対称性と脱コンfinementの動的相互作用を捉える。
• ゼロ化学ポテンシャルにおけるモデル予測の軽いクォーク凝集体を、最近の格子QCDデータと比較する。
• ポリコフ・ループおよび手術的凝集体の温度および磁場依存性を分析し、対称性回復のパターンを特定する。
• uクォークとdクォークのそれぞれについて、電荷の違いに起因する差を焦点に、手術的対称性回復の開始を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゼロ化学ポテンシャル下で、外部磁場がPNJLおよびEPNJLモデルにおける軽いクォーク凝集体の挙動に与える影響は何か？
• RQ2 PNJLおよびEPNJLモデルは、有限温度におけるクォーク凝集体について、どの程度格子QCDの結果を再現できるか？
• RQ3 EPNJLモデルに磁場依存のポリコフ・ループを組み込むことで、ポリコフ・ループの上昇が早期に起こり、格子データとの整合性が向上するか？
• RQ4 EPNJLモデルは、格子QCDシミュレーションで観測された逆磁場キャタリシス効果を再現できるか？
• RQ5 格子計算ではuクォークの手術的対称性回復がdクォークよりも低い温度で始まるが、その理由は何か？この現象はモデルでどのように反映されるか？

主な発見

• ゼロ温度において、EPNJLモデルの軽いクォーク凝集体は格子QCDデータと定量的に一致する。
• 有限温度において、モデルは全体的に格子結果と妥当な一致を示すが、手術的対称性回復ダイナミクスには若干の乖離が残っている。
• 格子計算では、電荷に依存する効果が強く、uクォークの手術的対称性がdクォークよりも低い温度で回復する。
• 磁場依存のポリコフ・ループスケールパラメータを有するEPNJLモデルは、磁場が増加するに従いポリコフ・ループの上昇が早期に起こることを再現する。
• 結合構造のおかげで、EPNJLモデルは格子QCDで観測された逆磁場キャタリシス効果を成功裏に再現する。
• モデルは、磁場、ポリコフ・ループ、クォーク凝集体の相乗作用が、格子の結果と整合する非単調な手術的対称性回復行動を引き起こすことを示している。