[论文解读] A first order transition to, and then parity violation in, a color superconductor

Robert D. Pisarski, Dirk H. Rischke|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 1998

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 4

一句话总结

本文提出在冷、致密的夸克物质中存在一种一阶相变，其中上夸克和下夸克形成库珀对，当奇异夸克发生凝聚时导致自发宇称性破坏。该相变由Coleman-Weinberg机制驱动，在高密度下轴向U(1)对称性得以恢复，上夸克与下夸克的配对破坏宇称，标志一种新型的色超导相，具有洛伦兹对称性破缺的特征。

ABSTRACT

In cold, dense quark matter, quarks of different flavor can form Cooper pairs which are anti-triplets under color and have total spin J=0. The transition to a phase where strange quarks condense with either up or down quarks is driven first order by the Coleman-Weinberg mechanism. At densities sufficiently high to (effectively) restore the axial U(1) symmetry, then relative to the ordinary vacuum, the condensation of up with down quarks (effectively) breaks parity spontaneously.

研究动机与目标

• 研究冷、致密夸克物质中夸克形成库珀对时相变的本质。
• 确定奇异夸克与上夸克或下夸克的凝聚是否引发一阶相变。
• 分析在色超导相中宇称自发破缺的条件。
• 探讨Coleman-Weinberg机制在驱动相变中的作用。
• 研究高密度夸克物质中轴向U(1)对称性恢复与宇称破缺之间的相互作用。

提出的方法

• 该研究采用Coleman-Weinberg机制，分析夸克凝聚有效势中的量子修正。
• 它对不同味的夸克之间进行库珀配对建模，重点研究总自旋J=0的反三重态色相。
• 分析在高密度下轴向U(1)对称性有效恢复，从而改变真空结构。
• 通过评估有效势中真空的稳定性及多个极小值的存在，识别一阶相变。
• 通过考察真空态在宇称变换下的行为，检测自发宇称性破缺。
• 该框架使用有效场论技术，描述致密物质中夸克的低能动力学。

实验结果

研究问题

• RQ1 奇异夸克与上夸克或下夸克的凝聚是否在致密夸克物质中引发一阶相变？
• RQ2 Coleman-Weinberg机制在驱动向色超导相转变中起什么作用？
• RQ3 在何种条件下，上夸克与下夸克的配对会导致自发宇称性破缺？
• RQ4 在高密度下轴向U(1)对称性恢复如何影响真空结构与宇称对称性？
• RQ5 夸克物质中的一阶相变是否可能因宇称破缺而产生洛伦兹对称性破缺的相？

主要发现

• 奇异夸克与上夸克或下夸克凝聚的相变是一阶的，由Coleman-Weinberg机制驱动。
• 在轴向U(1)对称性恢复的条件下，上夸克与下夸克的凝聚导致自发宇称性破缺。
• 由于特定的上-下夸克库珀对凝聚态形成，宇称相对于普通真空被破坏。
• 该相变发生在轴向U(1)对称性有效恢复的高密度区域，从而改变真空结构。
• 该系统表现出一种具有宇称破缺的新型色超导相，与传统的BCS配对不同。
• 有效势出现多个极小值，证实了相变的一阶性质。