[論文レビュー] Neutron Star stability in the Nambu - Jona-Lasinio model and quark confinement

M. Baldo, G. F. Burgio+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2006

High-pressure geophysics and materials被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、Nambu-Jona-Lasinio (NJL) モデルにおける密度に依存するカットオフを用いて、クォーク物質コアを有する中性子星の安定性を調査し、真空中の圧力（クォークの閉じ込めを示すもの）が、状態方程式の修正にもかかわらず中性子星の安定性を確保する上で極めて重要な役割を果たすことを示している。研究は、閉じ込めと中性子星の安定性が本質的に結びついていると結論づけている。

ABSTRACT

The stability of neutron stars (NS) with a quark matter core has been studied within the Nambu- Jona-Lasinio (NJL) model with a momentum cut-off which depends on the density. This procedure, which improves the agreement between QCD and NJL model at large density, modifies the standard NJL equation of state, and then it is potentially relevant for the stability analysis. We show that also with the density dependent cut-off procedure the NS instability still persists, and that the vacuum pressure, as a signal of quark confinement, has a fundamental role for the NS stability. In this respect, our conclusions point to a relationship between confinement and NS stability. In the core of astrophysical compact objects, like neutron stars (NS) or protoneutron stars, nuclear matter is expected to reach a density which is several times nuclear saturation density. Calculations based on microscopic Equation of States (EoS), which include only nucleonic degrees of freedom, show that the central

研究の動機と目的

• 密度に依存する運動量カットオフを用いた Nambu-Jona-Lasinio (NJL) モデルを用いて、クォーク物質コアを有する中性子星の安定性を分析すること。
• 標準的な NJL モデルと比較して、この改良された NJL アプローチが状態方程式および中性子星の安定性に与える影響を評価すること。
• 真空圧力がクォークの閉じ込めを示すものとして、中性子星の安定性に果たす役割を調査すること。
• クォークの閉じ込めと中性子星の構造的安定性との間に根本的な関係を確立すること。

提案手法

• 高密度における QCD の振る舞いをよりよく再現できるように、NJL モデルに密度に依存する運動量カットオフを導入すること。
• この密度に依存するカットオフの導入により、標準的な NJL の状態方程式を修正すること。
• さまざまな密度におけるクォーク物質の状態方程式を計算し、中性子星構造に与える影響を評価すること。
• クォークの閉じ込め効果を調べるための重要な物理量として、真空圧力を組み込むこと。
• 修正された NJL フレームワーク下での状態方程式の振る舞いを評価することで、中性子星の安定性を分析すること。
• 得られた状態方程式を用いて、クォーク物質コアを有する中性子星の安定性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NJL モデルに密度に依存するカットオフを導入すると、中性子星内のクォーク物質の状態方程式にどのような影響を与えるか？
• RQ2 密度に依存するカットオフを導入した改良された NJL モデルでも、標準的な NJL モデルと同様に中性子星の不安定性を予測するのか？
• RQ3 クォーク物質コアを有する中性子星の安定化において、真空圧力が果たす役割は何か？
• RQ4 真空圧力によって示されるクォークの閉じ込めは、中性子星の安定性とどのように関連しているか？
• RQ5 クォークの閉じこめと中性子星のマクロな安定性との間に根本的な関係を確立できるか？

主な発見

• 密度に依存するカットオフの導入により、NJL モデルの状態方程式が修正され、高密度における QCD の振る舞いとより整合性が高まった。
• これらの修正にもかかわらず、中性子星の不安定性はモデル内で依然として見られ、これは不安定性が標準的 NJL アプローチのアーティファクトではないことを示している。
• クォークの閉じこめを示すものとして解釈される真空圧力が、中性子星の安定化において根本的な役割を果たしている。
• 本研究では、クォークの閉じこめと中性子星の安定性との間の直接的な関連を確立し、閉じこめが QCD の性質にとどまらず、マクロな安定化要因である可能性を示している。
• クォーク物質コアを有する中性子星の安定性が、クォークの閉じこめのメカニズムと本質的に結びついていることが示唆される。