[論文レビュー] Dense Hadronic Matter in Holographic QCD

Keun-Young Kim, Sang-Jin Sin+1 more|ArXiv.org|Aug 7, 2006

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 9被引用数 34

ひとこと要約

この論文は、D8-brane上での外部U(1)Vゲージ場を介してバリオン化学ポテンシャルを導入することにより、Sakai-SugimotoホログラフィックQCDモデルを有限バリオン密度へ拡張する。高密度において大$N_c$ QCDにおけるバリオン物質は凍結し、パイオン速度が消え、ベクトルメソンは強くスクリーニングされることを示し、$\rho$-メソン質量は20%減少し、横方向ベクトルメソンは完全にパイオンから分離する。

ABSTRACT

We provide a method to study hadronic matter at finite density in the context of the Sakai-Sugimoto model. We introduce the baryon chemical potential through the external $U(1)_v$ in the induced (DBI plus CS) action on the D8-probe-brane, where baryons are skyrmions. Vector dominance is manifest at finite density. We derive the baryon density effect on the energy density, the dispersion relations of pion and vector mesons at large $N_c$. The energy density asymptotes to a constant at large density suggesting that dense matter at large $N_c$ freezes, with the pion velocity dropping to zero. Holographic dense matter enforces exactly the tenets of vector dominance, and screens efficiently vector mesons. At the freezing point the $ρ-ππ$ coupling vanishes with a finite rho mass of about 20% its vacuum value.

研究の動機と目的

• ホログラフィックQCDをSakai-Sugimotoモデルに基づき、有限バリオン密度における高密度ハドロン物質を記述するように拡張すること。
• R-荷重の複雑さを避けるために、D8-brane上での外部U(1)V源を介してバリオン化学ポテンシャルを導入すること。
• 大$N_c$ QCDにおけるエネルギー密度、メソン分散関係、相互作用に及ぼす有限バリオン密度の影響を調査すること。
• 高密度ホログラフィック物質におけるベクトルドミナント性とスクリーニングの出現を調査すること。
• 増加するバリオン密度下でのパイオンおよびベクトルメソンの性質、特に質量と結合定数の振る舞いを特定すること。

提案手法

• Sakai-Sugimotoモデルにおけるパイオンおよびベクトルメソンの有効場理論を記述するため、D8-braneプローブ上での誘導されたDBI＋Chern-Simons作用を用いる。
• 作用に定数外部$U(1)_V$ゲージ場$\mathcal{V}_0 = -i\mu_B/N_c$を導入してバリオン化学ポテンシャルを表現する。
• ベクトルドミナント性を強制するために場の再定義を施し、$\mathcal{V}_0$をDBIおよびCS項の間で再分配する。
• 有限$\mu_B$における有効作用からエネルギー密度、圧力、バリオン数密度を計算する。
• 有効作用から得られる係数$a_{\pi^2}^{S,T}$および$a_{v^2}^{S,T}$を用いて、パイオンおよびベクトルメソンの分散関係を導出する。
• 時間的および空間的波動関数正規化を用いてベクトルメソンのスクリーニングおよび物理的質量を分析し、物質中での$V\pi\pi$および$VVV$結合定数を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バリオン化学ポテンシャルはSakai-SugimotoモデルにおけるD8-brane上での有効作用にどのように影響を与えるか？
• RQ2 ホログラフィックQCDにおいてバリオン密度が増加するに従い、ハドロン物質のエネルギー密度および圧力はどのように変化するか？
• RQ3 パイオンおよびベクトルメソンの分散関係は、バリオン密度が増加するにつれてどのように変化するか？
• RQ4 高密度ホログラフィック物質において、ベクトルドミナント性はどの程度維持されるか？
• RQ5 高密度物質状態下で$V\pi\pi$および$VVV$結合定数はどのように変化するか？

主な発見

• ホログラフィック高密度物質のエネルギー密度は、高バリオン密度において定数に漸近し、平均運動エネルギーがゼロとなる完全な凍結を示唆する。
• 凍結点においてパイオン速度$v_\pi = f_\pi^S / f_\pi^T$はゼロに低下し、パイオンが完全に停止することを示す。
• ベクトルメソン速度は真空値のおよそ半分に減少し、凍結点において$\rho$-メソン質量は約20%減少する。
• 高密度において横方向ベクトルメソンは完全にパイオンから分離する。これは横方向$V\pi\pi$結合定数が消えることによる。
• $\rho$-メソン質量は凍結点においても有限であり、真空値から20%減少するが、$\rho$-$\pi\pi$結合定数は消える。
• 縦方向および横方向ベクトルモードのスクリーニング質量はバリオン密度に伴い増加し、効率的なベクトルメソンスクリーニングが確認される。