[論文レビュー] Spectra of Heavy Quarkonia in a Magnetized-Hot Medium in the Framework of Fractional Non-relativistic Quark Model

M. Abu‐Shady, A. I. Ahmadov+2 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 2021

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、分数階非相対論的クォーカー模型を用いて、高温で磁場がかかる媒体における重いクォーカー二体状態（charmoniaおよびbottomonia）のスペクトル的性質を調査する。コンフォーマブル分数階Nikiforov-Uvarov法を用いて分数階径方向シュレーディンガー方程式を解くことで、解析的エネルギー固有値および径方向波動関数が導出され、分数階パラメータが古典的モデルと比較して解離温度を低下させることを示しており、磁場がかかる高温QCD物質における安定性の向上を示唆している。

ABSTRACT

In the fractional nonrelativistic potential model, the decomposition of heavy quarkonium in a hot magnetized medium is investigated. The analytical solution of the fractional radial Schrodinger equation for the hot-magnetized interaction potential is displayed by using the conformable fractional Nikiforov-Uvarov method. Analytical expressions for the energy eigenvalues and the radial wave function are obtained for arbitrary quantum numbers. Next, we study the charmonium and bottmonium binding energies for different magnetic field values in the thermal medium. The effect of the fractional parameter on the decomposition temperature is also analyzed for charmonium and bottomonium in the presence of hot magnetized media. We conclude that the dissociation of heavy quarkonium in the fractional nonrelativistic potential model is more practical than the classical nonrelativistic potential model.

研究の動機と目的

• クォーク- gluonプラズマに関連する高温で磁場がかかる媒体における重いクォーカー二体状態の挙動を研究すること。
• 分数階微分パラメータがクォーカー二体状態の結合エネルギーおよび解離温度に与える影響を調査すること。
• 非相対論的クォーカー模型を分数階微積分を含む枠組みに拡張し、クォーカー二体状態スペクトルのより良い記述を可能とすること。
• さまざまな磁場強度および熱的条件下でのcharmoniaおよびbottomoniaの解離ダイナミクスを比較すること。
• 任意の量子数に対してエネルギー準位および径方向波動関数の解析的解を、非標準的なポテンシャル枠組みで得ること。

提案手法

• クォーク-反クォーク相互作用を記述するため、コンフォーマブル分数階微分を用いた分数階非相対論的ポテンシャル模型を採用する。
• 外部磁場がかかる熱的媒体におけるクォーカー二体状態の有効な高温・磁場付きポテンシャルを導出する。
• コンフォーマブル分数階Nikiforov-Uvarov法を用いて、分数階径方向シュレーディンガー方程式を解析的に解く。
• 任意の量子数に対してエネルギー固有値および径方向波動関数の正確な式を得る。
• charmoniaおよびbottomoniaの結合エネルギーおよび解離温度を、さまざまな磁場強度について数値的に分析する。
• 分数階パラメータが古典的モデルと比較して解離温度に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォーカー模型に分数階微分を組み込むことで、高温で磁場がかかる媒体における重いクォーカー二体状態のエネルギースペクトルにどのような影響が生じるか？
• RQ2 熱的媒体内における外部磁場の強さが、charmoniaおよびbottomoniaの結合エネルギーに与える依存関係は何か？
• RQ3 分数階パラメータは、古典的非相対論的モデルと比較して、重いクォーカー二体状態の解離温度にどのように影響を与えるか？
• RQ4 任意の量子数に対して、分数階非相対論的枠組みでエネルギー準位および径方向波動関数の解析的解を得ることは可能か？
• RQ5 磁場がかかる高温媒体は、重いクォーカー二体状態をどれほど安定化または不安定化させるか？

主な発見

• コンフォーマブル分数階Nikiforov-Uvarov法を用いて、任意の量子数に対してエネルギー固有値および径方向波動関数の解析的解が得られた。
• 分数階非相対論的ポテンシャル模型は、古典的モデルと比較して、charmoniaおよびbottomoniaの解離温度を低く予測している。
• 高温媒体内では、charmoniaおよびbottomoniaの結合エネルギーが磁場強度の増加に伴い減少する。
• 分数階パラメータは解離温度を低下させ、分数階モデルが磁場がかかるQCD物質におけるクォーカー二体状態の解離をより現実的に記述できることを示唆している。
• モデルの結果から、質量および結合エネルギーが大きいことから、同じ高温・磁場条件下でもbottomoniaの方がcharmoniaよりも安定であることが示された。
• 結果から、分数階アプローチが古典的モデルよりも、クォーカー二体状態のダイナミクスにおける非局所的および非マークフィアン的効果をより効果的に捉えていることが示唆された。