[論文レビュー] How does the dynamical chiral condensation affect the three-flavor neutral quark matter?

Hiroaki Abuki, Masakiyo Kitazawa+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 26, 2004

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、零温度下における色中性および電荷中性の三種類のニュートロン物質における動的なカイラル凝集体形成が、どのように影響を与えるかを調査する。弱い二クォーク結合領域ではギャップなしの色・フラバー鎖型（gCFL）相が出現するが、強い結合領域ではカイラル対称性の破れとクーペア対形成の相互作用により、代替の相に置き換わることが示された。

ABSTRACT

We investigate the effects of the dynamical formation of the chiral condensates on color superconducting phases under the electric and color neutrality constraints at vanishing temperature. We shall show that the phase appearing next to color-flavor-locked (CFL) phase down in density depends on the strength of the diquark coupling. In particular, the gapless CFL (gCFL) phase is realized only in a weak coupling regime. We give a qualitative argument on why the gCFL phase in the weak coupling region is replaced by some other phases in the strong coupling, once the competition between dynamical chiral symmetry breaking and the Cooper pair formation is self-consistently taken into account.

研究の動機と目的

• 三種類のクォーク物質における動的なカイラル対称性の破れと色超伝導の相乗的相互作用を理解すること。
• 色中性および電荷中性の下で、カイラル凝集体の存在が中性クォーク物質の相図にどのように影響を与えるかを特定すること。
• ギャップなしの色・フラバー鎖型（gCFL）相が出現する、あるいは他の相に置き換えられる条件を明確にすること。
• 二クォーク結合強度が異なる色超伝導相の安定性に果たす役割を分析すること。

提案手法

• クォーク物質における二クォーク対形成とカイラル凝集体形成を記述するため、ナムブ＝ジョナ＝ラシンォ（NJL）型モデルを用いる。
• 三種類のクォーク系において、電荷中性および色中性の自己無撞着な制約を課す。
• 零温度下で、カイラル凝集体および二クォーク凝集体のギャップ方程式を同時に解く。
• 二クォーク結合強度を変化させることで、相の間の転移を探索するため、相構造を分析する。
• カイラル凝集体および二クォーク凝集体を統一的な枠組みで扱うために、平均場近似を用いる。
• カイラル対称性の破れとクーペア対形成の競合に関する定性的な分析を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 三種類のクォーク物質において、ギャップなしの色・フラバー鎖型（gCFL）相はどのような条件下で出現するか？
• RQ2 二クォーク結合強度は、gCFL相の安定性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 二クォーク結合強度が増加するとgCFL相はどのように変化し、なぜそうなるのか？
• RQ4 動的なカイラル凝集体形成は、中性クォーク物質の相構造にどのように影響を与えるか？
• RQ5 強い結合領域において、カイラル対称性の破れとクーペア対形成の競合により、gCFL相はどのような相に置き換えられるか？

主な発見

• ギャップなしの色・フラバー鎖型（gCFL）相は、弱い二クォーク結合領域でのみ実現される。
• 強い結合領域では、カイラル対称性の破れとクーペア対形成の自己無撞着な競合により、gCFL相は他の相に置き換えられる。
• 動的なカイラル凝集体の存在は、三種類のクォーク物質の相図に顕著な影響を与える。
• 強い結合領域におけるgCFL相から他の相への転移は、カイラル凝集体と二クォーク凝集体の相互作用によって駆動される。
• 相構造は二クォーク結合強度に敏感に依存しており、弱い結合と強い結合の極限で異なる相が出現する。
• 強い結合領域におけるgCFL相の置き換えについて、カイラルギャップと超伝導ギャップのバランスに基づく定性的な議論が提示された。