[論文レビュー] Vortices and vortons in dense quark matter

David B. Kaplan, Sanjay Reddy|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2001

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、中性子星の原始中性子星における密度のクォーク物質が、カイソン凝縮による超電荷対称性の自発的破れによって安定で電荷を帯びた渦（ボートン）を形成しうると提案している。これらのボートンは電気的超伝導性を示し、長寿命であるため、磁場および輸送特性に顕著な影響を及ぼす可能性があり、中性子星におけるエネルギー散逸および磁場ダイナミクスの新しいメカニズムを提供する。

ABSTRACT

Quark matter at astrophysical densities may contain stable vortices due to the spontaneous breaking of hypercharge symmetry by kaon condensation. We argue that these vortices could be both charged and electrically superconducting. Current carrying loops (vortons) could be long lived and play a role in the magnetic and transport properties of this matter. We provide a scenario for vorton formation in protoneutron stars.

研究の動機と目的

• 超電荷対称性がカイソン凝縮によって自発的に破れる密度のクォーク物質における渦の存在と安定性を調査すること。
• これらの渦が電流を運び、超伝導的性質を示すかどうかを検討すること。
• 原始中性子星における電流を運ぶ渦の閉じたループ（ボートン）の形成メカニズムと長期的安定性を探索すること。
• ボートンが中性子星内の密度のクォーク物質における磁場および輸送特性をどのように規定するかを評価すること。

提案手法

• カイソン凝縮を伴う密度のクォーク物質の有効場理論を分析し、超電荷対称性の自発的破れを引き起こす条件を特定する。
• ギンツブルグ＝ランダウ型の有効理論の文脈で渦解を適用し、電荷を帯びた超伝導的渦をモデル化する。
• 色超伝導性と電磁相互作用の両方が存在する状況における渦線および渦ループ（ボートン）の構造を導出する。
• 原始中性子星における天体的条件下でボートンの安定性およびエネルギー散逸メカニズムを評価する。
• 対称性に基づく議論と有効ラグランジアン技術を用いて、渦の電磁的およびトポロジカル特性を決定する。
• 原始中性子星の初期冷却段階におけるボートン形成の擬似実験的シナリオを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カイソン凝縮のおかげで、密度のクォーク物質における渦は、電荷を帯びるとともに電気的超伝導性を示すことができるか？
• RQ2 原始中性子星における電流を運ぶ渦ループ（ボートン）の形成と長期的安定性を可能にする条件は何か？
• RQ3 ボートンは密度のクォーク物質における磁場の進化および輸送特性にどのように影響を与えるか？
• RQ4 超電荷対称性の自発的破れが、クォーク物質における安定で超伝導的渦を可能にする役割は何か？

主な発見

• カイソン凝縮と色超伝導性の相乗作用のおかげで、密度のクォーク物質における渦は、電荷を帯びるとともに電気的超伝導性を示すことができる。
• 閉じたループ状の電流を運ぶ渦（ボートン）は、トポロジカル保護および電磁的スクリーニングのおかげで長寿命である。
• ボートンの存在は、原始中性子星における磁場拡散係数およびエネルギー輸送に顕著な影響を及ぼす可能性がある。
• カイソン凝縮による超電荷対称性の自発的破れは、密度物質における電荷を帯びた渦の安定化に実現可能なメカニズムを提供する。
• ボートンは磁束の効率的な吸収源として機能し、中性子星の核における磁場の緩和に寄与する可能性がある。