[论文解读] How does the dynamical chiral condensation affect the three-flavor neutral quark matter?

Hiroaki Abuki, Masakiyo Kitazawa+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 26, 2004

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 1

一句话总结

本研究探讨了动力学手征对称性自发破缺对零温下满足色中性与电中性条件的三味中性夸克物质的影响。结果表明，无能隙色味锁住（gCFL）相仅在弱二夸克耦合区域出现，而更强的耦合则由于手征对称性自发破缺与库珀对耦合之间的相互作用，导致其被其他相所取代。

ABSTRACT

We investigate the effects of the dynamical formation of the chiral condensates on color superconducting phases under the electric and color neutrality constraints at vanishing temperature. We shall show that the phase appearing next to color-flavor-locked (CFL) phase down in density depends on the strength of the diquark coupling. In particular, the gapless CFL (gCFL) phase is realized only in a weak coupling regime. We give a qualitative argument on why the gCFL phase in the weak coupling region is replaced by some other phases in the strong coupling, once the competition between dynamical chiral symmetry breaking and the Cooper pair formation is self-consistently taken into account.

研究动机与目标

• 理解三味夸克物质中动力学手征对称性自发破缺与颜色超导性之间的相互作用。
• 确定手征对称性自发破缺对中性夸克物质在色中性与电中性条件下的相图的影响。
• 阐明无能隙色味锁住（gCFL）相出现或被其他相取代的条件。
• 分析二夸克耦合强度在决定不同颜色超导相稳定性中的作用。

提出的方法

• 采用Nambu-Jona-Lasinio（NJL）类型模型，同时描述夸克物质中的二夸克配对与手征对称性自发破缺。
• 在三味系统中施加自洽的电中性与色中性约束条件。
• 在零温下同时求解手征与二夸克对称性破缺的间隙方程。
• 通过改变二夸克耦合强度，分析相结构以探索相变行为。
• 采用平均场近似，在统一框架下处理手征与二夸克对称性破缺。
• 对手征对称性自发破缺与库珀配对之间的竞争进行定性分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 在何种条件下，三味夸克物质中会出现无能隙色味锁住（gCFL）相？
• RQ2 二夸克耦合强度如何影响gCFL相的稳定性？
• RQ3 当二夸克耦合增强时，gCFL相会发生什么变化？原因是什么？
• RQ4 动力学手征对称性自发破缺如何影响中性夸克物质的相结构？
• RQ5 在强耦合区域，由于手征对称性自发破缺与库珀配对之间的竞争，哪些相会取代gCFL相？

主要发现

• 无能隙色味锁住（gCFL）相仅在弱二夸克耦合区域实现。
• 在强耦合区域，由于手征对称性自发破缺与库珀配对之间的自洽竞争，gCFL相被其他相所取代。
• 动力学手征对称性自发破缺的存在显著改变了三味夸克物质的相图。
• 在强耦合下从gCFL相向其他相的转变，由手征与二夸克对称性破缺之间的相互作用所驱动。
• 相结构对二夸克耦合强度极为敏感，在弱耦合与强耦合极限下分别出现不同相。
• 提供了关于强耦合下gCFL相被取代的定性论证，其根源在于手征与超导能隙之间的平衡。