[논문 리뷰] Deconfinement and chiral restoration within the SU(3) PNJL and EPNJL models in an external magnetic field

Márcio Ferreira, Pedro Costa외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 05. 21.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 외부 자기장 하에서 SU(3) PNJL 및 EPNJL 모델에서 쿼크 조건형과 치랄 대칭 복원을 조사하며, 자기장에 의존하는 폴리코프 원환의 매개변수를 가진 EPNJL 모델이 역자기 촉매 작용을 재현하고, 특히 유한한 온도에서 라티스 QCD 데이터와의 일치도를 향상시킴을 보여준다.

ABSTRACT

The behavior of the quark condensates at zero chemical potential and finite temperature subject to an external magnetic field is studied within the three flavor Nambu--Jona-Lasinio model with Polyakov loop (PNJL) and its extension, the so-called entangled PNJL model (EPNJL). A comparison with recent lattice QCD data is performed and it is shown that at $T=0$ MeV the light quark condensates are in quantitative agreement. At finite temperature, although there is an overall reasonable agreement with several lattice results, it is shown that in the lattice calculations the effect due to the electric charge quark difference is stronger and the restoration of the $u$ quark chiral symmetry starts at lower temperatures. When considering the EPNJL model with a Polyakov loop scale parameter that depends on the magnetic field, it is possible to obtain an earlier rise of the Polyakov loop with the increase of the magnetic field and due to the entanglement, the inverse magnetic catalysis is found as in the lattice QCD calculations.

연구 동기 및 목표

• 외부 자기장이 존재하는 조건에서 분리 전이와 치랄 복원 간의 상호작용을 이해하기 위해.
• 유한한 온도와 영화학적 화학적 위치에서 라티스 QCD 결과를 재현하는 데 있어 PNJL 및 EPNJL 모델의 타당성을 평가하기 위해.
• 자기장이 폴리코프 원환과 치랄 대칭 복원 역학에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• EPNJL 모델에서 폴리코프 원환이 쿼크 자유도와 결합되어 있음으로써 라티스 QCD에서 관측된 역자기 촉매 작용 효과를 재현할 수 있는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 쿼크 상호작용과 봉쇄 효과를 기술하기 위해 폴리코프 원환을 포함한 삼색상 나무부-요나-라시니오 모델(PNJL)을 사용함.
• PNJL 모델을 폴리코프 원환 스케일 매개변수가 자기장 강도에 의존하는 연관된 PNJL(EPNJL) 모델로 확장함.
• 자기장에 의존하는 폴리코프 원환을 사용하여 치랄 대칭과 분리 전이 간의 역동적 상호작용을 포착함.
• 영화학적 화학적 위치에서 모델 예측의 경량 쿼크 조건형을 최근의 라티스 QCD 데이터와 비교함.
• 폴리코프 원환과 치랄 조건형의 온도 및 자기장 의존성을 분석하여 대칭 복원 패턴을 규명함.
• 전하의 전기적 성격에 따라 u 및 d 쿼크의 치랄 대칭 복원 시작 시점을 별도로 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 영화학적 화학적 위치에서 외부 자기장이 PNJL 및 EPNJL 모델의 경량 쿼크 조건형에 미치는 영향은 어떠한가?
• RQ2 PNJL 및 EPNJL 모델이 유한한 온도에서 라티스 QCD 결과를 쿼크 조건형 측면에서 어느 정도 재현하는가?
• RQ3 EPNJL 모델에 자기장에 의존하는 폴리코프 원환을 포함하면 폴리코프 원환의 상승 시점이 빨라지고 라티스 데이터와의 일치도가 향상되는가?
• RQ4 EPNJL 모델은 라티스 QCD 시뮬레이션에서 관측된 역자기 촉매 작용 효과를 재현할 수 있는가?
• RQ5 라티스 계산에서 u-쿼크의 치랄 대칭 복원이 d-쿼크보다 낮은 온도에서 시작되는 이유는 무엇이며, 이는 모델에 어떻게 반영되는가?

주요 결과

• 영온도에서 EPNJL 모델의 경량 쿼크 조건형은 라티스 QCD 데이터와 정량적으로 일치한다.
• 유한한 온도에서 모델은 전반적으로 라티스 결과와 합리적인 일치를 보이지만, 치랄 대칭 복원 역학에 있어서는 여전히 격차가 존재한다.
• 라티스 계산은 전하에 의존하는 효과가 더 강력하여, u-쿼크의 치랄 대칭 복원이 d-쿼크 대칭 복원보다 낮은 온도에서 일어남을 시사한다.
• 자기장에 의존하는 폴리코프 원환 스케일 매개변수를 가진 EPNJL 모델은 자기장 증가에 따라 폴리코프 원환의 조기 상승을 재현한다.
• 연결된 구조 덕분에 EPNJL 모델은 라티스 QCD에서 관측된 역자기 촉매 작용 효과를 성공적으로 재현한다.
• 모델은 자기장, 폴리코프 원환, 쿼크 조건형 간의 상호작용이 치랄 복원에 비단조화적인 행동을 유도하며, 이는 라티스 결과와 일치함을 보여준다.