[論文レビュー] Relativistic Viscous Spin Hydrodynamics from Chiral Kinetic Theory

Shuzhe Shi, Charles Gale+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2020

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、キラル運動論から導かれた第二順位相対論的粘性スピン流体力学枠組みを構築し、流体の渦度と粘性効果に起因するスピン極化補正を自己無矛盾に計算可能にする。これは、ベクトル／アキシャル電流およびストレステンソルにおける、キラル・バーチャル効果（CVE）と粘性補正を統合したものであり、特にΛハイパーロンのハドロンスピン極化の正確な予測に不可欠である。

ABSTRACT

In this work, we start with chiral kinetic theory and construct the spin hydrodynamic framework for a chiral spinor system. Using the 14-moment expansion formalism, we obtain the equations of motion of second-order dissipative relativistic fluid dynamics with non-trivial spin polarization density. In a chiral spinor system, the spin alignment effect could be treated in the same framework as the Chiral Vortical Effect (CVE). However, the quantum corrections due to fluid vorticity induce not only CVE terms in the vector/axial charge currents but also corrections to the stress tensor. In this framework, viscous corrections to the hadron spin polarization are self-consistently obtained, which will be important for precise prediction of the polarization rate for the observed hadrons, e.g. $\Lambda$-hyperon.

研究の動機と目的

• スピン極化と粘性散逸を両方含む、キラルスピノル系における一貫した相対論的流体力学枠組みの構築を目的とする。
• 流体の渦度に起因する量子補正を、統一的枠組み内で電荷電流とストレステンソルの両方に組み込むことを目的とする。
• 特にΛハイパーロンに対して、粘性補正によるハドロンスピン極化の自己無矛盾な計算を可能にすることを目的とする。
• 第二順位の粘性寄与を含めた相対論的状況下での、キラル・バーチャル効果（CVE）フレームワークの拡張を目的とする。

提案手法

• キラル運動論から第二順位相対論的流体力学方程式を導出するため、14モーメント展開形式を用いる。
• スピン極化および粘性補正を含めたストレングス・テンソルとベクトル／アキシャル電流を導出する。
• 流体の渦度に起因する量子補正を、電流およびストレステンソルの両成分に含める。
• スピン整列効果を、同じ流体力学的枠組み内でのキラル・バーチャル効果（CVE）と同等の扱いとする。
• 運動論的理論を用いて、スピン極化のダイナミクスと散逸的流体挙動との整合性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相対論的キラル流体枠組みにおいて、スピン極化に対する粘性補正をどのように一貫して導出できるか？
• RQ2 流体の渦度に起因する量子補正は、どのようにベクトル／アキシャル電流およびストレステンソルを修正するか？
• RQ3 キラル・バーチャル効果と粘性スピン効果を、一つの第二順位流体力学的形式主義に統合できるか？
• RQ4 粘性効果は、Λハイパーロンのようなハドロンの極化速度にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 本枠組みは、ベクトルおよびアキシャル電流寄与を含めた、キラルスピノル系におけるスピン極化への粘性補正を自己無矛盾に導出する。
• 流体の渦度に起因する量子補正が、ベクトル／アキシャル電荷電流に加え、ストレステンソルに対しても影響を与えることが示され、標準的なCVE記述を越える。
• スピン整列効果は、同じ流体力学的枠組み内において、キラル・バーチャル効果（CVE）と同等に扱われる。
• 導出された方程式により、第二順位の粘性効果を組み込むことで、特にΛハイパーロンのハドロンスピン極化に対する正確な予測が可能になる。