[論文レビュー] Inhomogeneous confining-deconfining phases in rotating plasmas

M. N. Chernodub|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Dec 9, 2020

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、コンパクトQEDやそれに類似したQCDのような一様に回転する熱的ゲージ系が、モノポールに及ぶ回転誘発効果により、空間的に非一様な混合相を示すと提案している。回転により系の縁付近での最初の脱コンfinement転移温度が低下するが、体積内の脱コンfinement温度は維持されるため、二つの異なる臨界温度が生じ、ハドロン化が外縁ではなくコアから始まる逆転したハドロン化効果が発生する。

ABSTRACT

We discuss the effects of rotation on confining properties of gauge theories focusing on compact electrodynamics in two spatial dimensions as an analytically tractable model. We show that at finite temperature, the rotation leads to a deconfining transition starting from a certain distance from the rotation axis. A uniformly rotating confining system possesses, in addition to the usual confinement and deconfinement phases, a mixed inhomogeneous phase which hosts spatially separated confinement and deconfinement regions. The phase diagram thus has two different deconfining temperatures. The first deconfining temperature can be made arbitrarily low by sufficiently rapid rotation while the second deconfining temperature is largely unaffected by the rotation. Implications of our results for the phase diagram of QCD are presented. We point out that uniformly rotating quark-gluon plasma should therefore experience an inverse hadronization effect when the hadronization starts from the core of the rotating plasma rather than from its boundary.

研究の動機と目的

• 一様な回転が熱的ゲージ理論におけるコンパクト化-脱コンパクト化相構造に与える影響を調査すること。
• 回転が単一の脱コンパクト化転移を二つの明確に異なる転移に分離させることにより、非一様な混合相を生じるかどうかを検討すること。
• 回転下でのアーベルモノポールおよび反モノポールの役割、特にそれらの空間的再配置と結合のメカニズムを分析すること。
• これらの発見が、特に回転するクォーク-グルーオン・プラズマにおけるQCDの相図に与える影響を検討すること。
• 回転がコアからではなく縁からではなく、コアから始まる逆転したハドロン化効果を引き起こすことを示すこと。

提案手法

• QCDのコンパクト化をモデル化するための扱いやすいモデルとして、(2+1)次元におけるコンパクト電磁力学（cQED）の解析的取り扱い。
• ボソンおよびフェルミオンのマツバラ周波数に複素数シフトを施すことで、一様な回転を虚時間形式に組み込む。
• 格子計算に適合する形式を得るため、実数の角速度Ωを虚周波数Ω_I = -iΩに変換するためのウィック回転の適用。
• コンパクト化特性を調べるために、回転するディスク型領域におけるグリーン関数の研究。
• 遠心力および強化されたモノポール-反モノポール引力を含む、回転下でのモノポールダイナミクスの分析。
• 境界効果（例：MITの反射境界条件）と体積内挙動の比較により、内在的な回転効果を分離すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一様な回転が熱的ゲージ系において、空間的に非一様な相を生じさせ、コンパクト化領域と脱コンパクト化領域が共存する可能性があるか？
• RQ2 回転が二つの明確に異なる脱コンパクト化転移温度を引き起こすか？ もしそうなら、それらは回転速度にどのように依存するか？
• RQ3 回転がアーベルモノポールのダイナミクスに与える影響は何か？ また、モノポール-反モノポールペアリングは脱コンパクト化メカニズムにおいてどのような役割を果たすか？
• RQ4 回転が系内の温度プロファイルに与える影響、特に因果律および熱勾配に関連して、どのような影響を及ぼすか？
• RQ5 回転誘発相構造が、クォーク-グルーオン・プラズマにおいて、例えばコアから最初にハドロン化が開始されるという非伝統的なハドロン化パターンを引き起こすか？

主な発見

• 回転速度を増加させることで、最初の脱コンパクト化転移温度を任意に低くできる一方、第二の転移温度はほとんど変化しない。
• 系は、境界付近で脱コンパクト化が起こり、コアではコンパクト化が持続する非一様な混合相を発達させ、空間的界面で分離される。
• モノポールは遠心力によって境界へと押し出され、一方回転によりモノポール-反モノポール間の引力が強化され、外縁部での脱コンパクト化を促進する。
• 一様に回転するプラズマのコアは境界よりも冷たくなっており、これによりハドロン化が外縁ではなくコアから始まる逆転したハドロン化効果が生じる。
• Ω ≈ 20 MeV および ρ ≈ 7 fm の条件下で、非回転状態と比較して温度が約30%上昇し、顕著な熱勾配が生じることを示している。
• 虚時間形式により、一様な回転がマツバラ周波数の複素数シフトとして実装可能であり、周期性を保ち、スピン統計の定理と整合的である。