[論文レビュー] In-medium effective chiral lagrangians and the pion mass in nuclear matter

A. Wirzba, Vésteinn Thórsson|TUbilio (Technical University of Darmstadt)|Feb 16, 1995

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、核物質中のパイオンの性質を研究するため、中間物質効果的チャーミカルラグランジアンを開発した。その結果、核密度が上昇するに従い、有効パイオン質量はわずかに増加するが、時間的（time-like）な崩壊定数とクォーク凝集体は顕著に減少することが示された。結果は非殻上（off-shell）場の拡張に依存せず、中間物質におけるゲルマン＝オークス＝レナー関係が保存され、密度の高い物質におけるパイオン力学の整合的な枠組みを提供する。

ABSTRACT

We argue that the effective pion mass in nuclear matter obtained from chiral effective lagrangians is unique and does not depend on off-mass-shell extensions of the pion fields as e.g. the PCAC choice. The effective pion mass in isospin symmetric nuclear matter is predicted to increase slightly with increasing nuclear density, whereas the effective time-like pion decay constant and the magnitude of the density-dependent quark condensate decrease appreciably. The in-medium Gell-Mann-Oakes-Renner relation as well as other in-medium identities are studied in addition. Finally, several constraints on effective lagrangians for the description of the pion propagation in isospin symmetric, isotropic and homogenous nuclear matter are discussed. (Talk presented at the workshop ``Hirschegg '95: Hadrons in Nuclear Matter'', Hirschegg, Kleinwalsertal, Austria, January 16-21, 1995)

研究の動機と目的

• 等スピン対称核物質におけるパイオン伝播を記述する一貫性のある枠組みを確立すること。
• 有効パイオン質量が、PCACアプローチなどで用いられるパイオン場の非殻上（off-mass-shell）拡張に依存するかどうかを特定すること。
• 核密度の増加に伴う時間的（time-like）パイオン崩壊定数およびクォーク凝集体の挙動を調査すること。
• 中間物質におけるゲルマン＝オークス＝レナー関係および他の中間物質的恒等式の有効性を検証すること。
• チャーミカル対称性および核物質の性質と整合するように有効ラグランジアンに課すべき制約を導出すること。

提案手法

• 核物質の条件に適応したチャーミカル摂動論に基づく、中間物質における有効チャーミカルラグランジアンを構築する。
• 中間物質におけるゲルマン＝オークス＝レナー関係を適用し、パイオン質量をクォーク凝集体と現在のクォーク質量に関連付ける。
• 計算の背景として、等スピン対称的かつ等方的・一様な核物質を用いる。
• チャーミカル対称性および中間物質効果と整合するようにラグランジアンに制約を課す。
• 導出されたラグランジアンを用いて、自己エネルギーおよび有効質量を分析し、密度依存性に注目する。
• PCACなど、異なる場の再定義を比較することで、有効パイオン質量が非殻上選択に依存しないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核物質中の有効パイオン質量は、パイオン場の非殻上（off-mass-shell）拡張の選択に依存するか？
• RQ2 等スピン対称核物質において、核密度が上昇するに従い、有効パイオン質量はどのように変化するか？
• RQ3 核物質中における時間的（time-like）パイオン崩壊定数の密度依存性は何か？
• RQ4 クォーク凝集体は中間物質中でどのように変化するのか？また、パイオン質量とどのような関係にあるか？
• RQ5 中間物質におけるゲルマン＝オークス＝レナー関係は保存されるのか？また、有効ラグランジアンにどのような制約を課すか？

主な発見

• 等スピン対称核物質中における有効パイオン質量は、核密度が上昇するに従いわずかに増加する。
• 時間的（time-like）パイオン崩壊定数は、核密度が上昇するに従い顕著に減少する。
• 密度に依存するクォーク凝集体の大きさも、密度の上昇に伴い顕著に減少する。
• 有効パイオン質量は、PCACアプローチで用いられるような非殻上（off-mass-shell）場の拡張に依存しない。
• 中間物質におけるゲルマン＝オークス＝レナー関係は有効であり、中間物質修飾パイオン性質に一貫性のある制約を提供する。
• チャーミカル対称性および核物質構造と整合するように、有効ラグランジアンに課すべき具体的な制約が同定された。