[論文レビュー] Strangeness-driven phase transition in star matter

F. Gulminelli, Ad. R. Raduta+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、バリオン、レプトン、奇妙粒子の密度からなる三次元相空間における平均場理論を用いて、中性子星物質における奇妙粒子駆動型相転移を調査している。高密度領域では、奇妙粒子の寄与により一次および二次相転移が発生するが、液体-気体転移は抑制される。RPA計算の結果、こうした臨界点が核崩壊超新星におけるニュートリノ輸送に顕著な影響を及える可能性があることが示唆されている。

ABSTRACT

The phase diagram of a system constituted of neutrons, protons, $\Lambda$-hyperons and electrons is evaluated in the mean-field approximation in the complete three-dimensional space given by the baryon, lepton and strange charge. It is shown that the phase diagram at sub-saturation densities is strongly affected by the electromagnetic interaction, while it is almost independent of the electric charge at supra-saturation density. As a consequence, stellar matter under the condition of strangeness equilibrium is expected to experience a first as well as a second-order strangeness-driven phase transition at high density, while the liquid-gas phase transition is expected to be quenched. An RPA calculation indicates that the presence of this critical point might have sizable implications for the neutrino propagation in core-collapse supernovae.

研究の動機と目的

• 稠密な星間物質における奇妙粒子の役割を、奇妙粒子平衡状態下での相構造の理解を目的とする。
• 電磁的相互作用が、密度が飽和値未満の領域における相図に与える影響を検討することを目的とする。
• 高密度領域における奇妙粒子駆動型の一次および二次相転移が中性子星に存在するかどうかを特定することを目的とする。
• 相図における臨界点が、核崩壊超新星の過程におけるニュートリノ伝播に与える影響を評価することを目的とする。

提案手法

• 中性子、陽子、Λハイパーフォトン、電子を含む系の熱力学をモデル化するため、平均場近似を用いる。
• バリオン、レプトン、奇妙粒子の密度からなる三次元空間における相図を構築する。
• 密度が飽和値未満の領域における相転移に及ぼす電磁的相互作用の影響を分析する。
• 密度が飽和値を超える領域において、相図が電気的電荷にほとんど依存しないことを評価する。
• 集団モードおよびニュートリノ輸送への影響を調査するため、ランダム位相近似（RPA）を適用する。
• 相図内における奇妙粒子駆動型相転移に関連する臨界点を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Λハイパーフォトンおよび電磁的相互作用の取り入れが、稠密星間物質の相構造にどのように影響を与えるか？
• RQ2 奇妙粒子平衡状態が、中性子星物質における相転移を駆動する役割を果たすか？
• RQ3 高密度領域において、奇妙粒子によって誘発される一次および二次相転移が存在するか？
• RQ4 相図内の臨界点が、核崩壊超新星におけるニュートリノ伝播にどのように影響を与えるか？
• RQ5 奇妙粒子および高密度効果の存在下で、液体-気体転移はどの程度抑制されるか？

主な発見

• 密度が飽和値未満の領域における相図は、電磁的相互作用の影響を強く受ける。
• 密度が飽和値を超える領域では、相図は電気的電荷にほとんど依存しなくなる。
• 奇妙粒子平衡状態下の星間物質は、高密度領域で奇妙粒子駆動型の一次および二次相転移を示す。
• 奇妙粒子駆動型の相転移が優勢であるため、液体-気体相転移は抑制される。
• RPA計算の結果、相図内に臨界点が存在する場合、核崩壊超新星におけるニュートリノ伝播に顕著な影響を与える可能性がある。
• 奇妙粒子駆動型相転移に関連する臨界点は、稠密な星間核におけるニュートリノの平均自由行程および放出率を変化させる可能性がある。