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

Márcio Ferreira, Pedro Costa+3 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本研究在外部磁场下研究了 SU(3) PNJL 与 EPNJL 模型中的夸克凝聚与手征对称性恢复，表明包含磁场依赖的 Polyakov 圈参数的 EPNJL 模型能够再现反磁催化效应，并且在有限温度下与格点 QCD 数据的吻合度得到改善。

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.

研究动机与目标

• 理解在外部磁场存在下，禁闭与手征对称性恢复之间的相互作用。
• 评估 PNJL 与 EPNJL 模型在有限温度和零化学势下再现格点 QCD 夸克凝聚结果的有效性。
• 研究磁场如何影响 Polyakov 圈与手征对称性恢复的动力学行为。
• 确定 EPNJL 模型中 Polyakov 圈与夸克自由度的耦合结构是否能够再现格点 QCD 中观察到的反磁催化效应。

提出的方法

• 采用包含 Polyakov 圈的三味 Nambu–Jona-Lasinio 模型（PNJL）来描述夸克相互作用与禁闭效应。
• 将 PNJL 模型扩展为纠缠 PNJL（EPNJL）模型，其中 Polyakov 圈的尺度参数依赖于磁场强度。
• 使用磁场依赖的 Polyakov 圈以捕捉手征对称性与禁闭之间的动态相互作用。
• 将模型对轻夸克凝聚的预测与零化学势下近期的格点 QCD 数据进行比较。
• 分析 Polyakov 圈与手征凝聚在温度和磁场下的依赖关系，以识别对称性恢复的模式。
• 分别评估 u 与 d 夸克手征对称性恢复的 onset，重点关注电荷差异带来的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在零化学势下，外部磁场如何影响 PNJL 与 EPNJL 模型中轻夸克凝聚的行为？
• RQ2 PNJL 与 EPNJL 模型在有限温度下对夸克凝聚的格点 QCD 结果再现程度如何？
• RQ3 在 EPNJL 模型中引入磁场依赖的 Polyakov 圈是否会导致其更早上升并改善与格点数据的一致性？
• RQ4 EPNJL 模型能否再现格点 QCD 模拟中观察到的反磁催化效应？
• RQ5 为何在格点计算中 u 夸克的手征对称性恢复温度低于 d 夸克？该现象在模型中如何体现？

主要发现

• 在零温度下，EPNJL 模型中的轻夸克凝聚与格点 QCD 数据在定量上一致。
• 在有限温度下，模型与格点结果整体上表现出合理的一致性，但在手征对称性恢复动力学方面仍存在差异。
• 格点计算表明，电荷依赖效应更强，导致 u 夸克的手征对称性在低于 d 夸克的温度下发生恢复。
• 采用磁场依赖的 Polyakov 圈尺度参数的 EPNJL 模型成功再现了随着磁场增强而更早上升的 Polyakov 圈行为。
• 由于纠缠结构的存在，EPNJL 模型成功再现了格点 QCD 中观察到的反磁催化效应。
• 该模型表明，磁场、Polyakov 圈与夸克凝聚之间的相互作用导致手征对称性恢复呈现非单调行为，与格点结果一致。