[论文解读] The phase diagram of neutral quark matter with pseudoscalar condensates in the color-flavor locked phase

Harmen J. Warringa|ArXiv.org|Jun 6, 2006

High-Energy Particle Collisions Research被引用 8

一句话总结

本文将NJL模型扩展，用于研究在高重子密度下处于弱平衡状态的电中性和色中性夸克物质的相图，引入了在颜色-味锁定（CFL）相中的赝标量二夸克凝聚。研究发现，在低温下，K⁰凝聚的CFL-K⁰相在能量上优于标准CFL相，且不包含无隙模，意味着中微子辐射率显著抑制，这对致密星冷却具有重要意义。

ABSTRACT

We calculate the phase diagram of color and electrically neutral quark matter in weak equilibrium using the NJL model at high baryon densities. We extend previous analyses by taking into account the possibility of formation of pseudoscalar meson condensates in the color-flavor locked (CFL) phase. We find that the kaon condensed phase (CFL-K0) is preferred over the CFL phase at low temperatures. It is found that the CFL-K0 phase contains no gapless modes. The results we have obtained should be of relevance for the modeling of compact stars.

研究动机与目标

• 将NJL模型扩展以包含夸克物质颜色-味锁定（CFL）相中的赝标量二夸克凝聚。
• 在高重子密度下，确定电中性和色中性夸克物质在弱平衡条件下的相图。
• 评估CFL-K⁰相相对于标准CFL相及其他色超导相的稳定性和热力学偏好性。
• 评估赝标量凝聚对中微子辐射率及致密星冷却的影响。
• 与以往的NJL模型和手征有效理论研究进行比较，验证模型在中等密度下的自洽性。

提出的方法

• 采用具有四费米子相互作用的Nambu–Jona-Lasinio（NJL）模型，描述高密度下的夸克相互作用。
• 包含标量二夸克相互作用、夸克-反夸克相互作用以及't Hooft相互作用，以描述手征对称性自发破缺和味混合。
• 使用平均场近似求解间隙参数和凝聚，涵盖标量与赝标量二夸克通道。
• 施加电中性、色中性及弱平衡（通过化学势关系）的约束，以模拟致密星条件。
• 计算热力学自由能，以比较不同相态并确定温度与重子化学势下的相边界。
• 将结果与手征有效理论预测进行匹配，以验证模型在高密度下的行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低温下，CFL-K⁰相是否在热力学上优于中性夸克物质中的标准CFL相？
• RQ2 赝标量二夸克凝聚是否在CFL-K⁰相中导致无隙模？其对稳定性有何影响？
• RQ3 与以往未包含赝标量凝聚的NJL研究相比，赝标量凝聚的引入如何改变相图？
• RQ4 CFL-K⁰相对致密星中微子辐射率有何影响？
• RQ5 CFL-K⁰、2SC和p2SC相的相边界与早期模型及有效理论的结果相比如何？

主要发现

• 在低温和高重子密度下，CFL-K⁰相是中性夸克物质的基态，取代了标准CFL相。
• CFL-K⁰相不包含无隙模，表明不存在色磁不稳定性。
• 与无隙相相比，CFL-K⁰相的中微子辐射率呈指数抑制，显著减缓了致密星的冷却过程。
• 在μ = 443 MeV且T = 0时，发生一级相变，从中性夸克物质转变为CFL-K⁰相。
• p2SC相（带有赝标量二夸克凝聚的2SC相）的自由能与2SC相非常接近，表明其可能对微小修正不稳定。
• CFL、2SC、g2SC和guSC相的相边界与以往未包含赝标量凝聚的NJL研究结果高度一致，验证了扩展模型的可靠性。