高密度QCDにおける動的対称性の破れとクォーク-ハドロンクロスオーバー現象

高密度QCD中的动力学对称性破缺和夸克-强子交叉现象

• 批准号: 07J07907
• 负责人: 山本 直希
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J07907/
• 关键词: 量子色力学; カラー超伝導; ランダム行列理論; 非可換渦; 理論核物理

量子色力学(QCD)は有限温度・密度において、多彩な物質相を呈する。低温・低密度ではクォークの閉じ込め相であるハドロン相、高温ではクォーク・グルーオン・プラズマ相、更に低温・高密度ではクォークが超伝導状態となったカラー超伝導相が発現することが理論的に分かっている。申請者は、系の微視的な詳細に依らないユニバーサリティをもつ有限体積のQCDを考えることによって、ハドロン相とカラー超伝導相の間に厳密な双対性があることを発見した。この双対性を利用して、高密度QCDにおけるディラック演算子の固有値の分布がカラー超伝導のギャップで支配されていることを示すと同時に、分配関数のゼロ点の分布を厳密に決定し、これまでのモデル計算による予言が大きく覆されることを指摘した。これらの手法をカラーの数が2のQCD(QCD2)にも拡張し、ディラック固有値に関するスペクトル和則を導出した。これまで格子QCDで高密度QCDの超伝導ギャップを測る方法は負符号問題のないQCD2の場合でさえ提案されていなかったが、この和則は超伝導ギャップが格子QCD計算によって数値的に測定できる初めての例を与えている。さらに、高密度QCDのユニバーサリティクラスを記述するカイラルランダム行列理論をQCD2の場合に構築した。また、カラー超伝導相に存在する非可換渦の有効理論を構成し、特にストレンジクォーク質量によって誘起されるポテンシャルによって、全ての非可換渦は1種類を除いて不安定で崩壊してしまうことを明らかにした。これは、中性子星内部で核物質である中性子超流体の渦からクォーク物質であるカラー超伝導体の非可換渦にどのように繋がっているかということを考える上で重要な性質であると同時に、中性子星のグリッチ現象にも関係している可能性がある。更にこの結果は、非可換渦の有効理論の量子効果を無視した範囲では、高密度QCDにモノポールが存在しないことを示している。

量子色动力学 (QCD) 显示在有限温度和密度下的各种材料相。理论上已知，在低温低密度下，会出现强子相，即夸克的受限相；在高温下，会出现夸克-胶子-等离子体相；此外，在低温高密度下，会出现色超导相。出现夸克超导的阶段。申请人通过考虑具有不依赖于系统微观细节的通用性的有限体积QCD，发现强子相和彩色超导相之间存在严格的对偶性。利用这种对偶性，我们证明了高密度QCD中狄拉克算子的特征值分布受彩色超导体能隙的支配，同时我们严格确定了彩色超导体的零点分布配分函数并指出，之前的模型计算所做的预测在很大程度上被推翻了。我们将这些方法扩展到具有两种颜色的 QCD (QCD2)，并导出了狄拉克特征值的谱和规则。到目前为止，还没有提出利用晶格QCD测量高密度QCD中超导能隙的方法，即使是不存在负号问题的QCD2，但这个求和规则是第一次可以测量超导能隙给出了格子 QCD 计算的数值例子。此外，针对QCD2的情况，构建了描述高密度QCD普适类的手性随机矩阵理论。它还构成了彩色超导相中存在的非交换性涡旋的有效理论，特别是，除了一种类型之外的所有非交换性涡旋都由于奇异夸克质量引起的势而变得不稳定和崩溃。 。当考虑中子超流体（核心材料）的涡旋如何与中子星内部的彩色超导体（夸克物质）的非交换涡旋连接时，这是一个重要的属性。与中子星的故障现象有关。此外，该结果表明，在忽略非对易涡旋有效理论的量子效应的情况下，高密度QCD中不存在单极子。

项目成果

Spectral continuity in dense QCD

• DOI: 10.1103/physrevd.78.011501
• 发表时间: 2008-02
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: T. Hatsuda;M. Tachibana;N. Yamamoto

Chiral Lagrangian and spectral sum rules for dense two-color QCD

• DOI: 10.1088/1126-6708/2009/08/003
• 发表时间: 2009-06
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: T. Kanazawa;T. Wettig;N. Yamamoto

Dirac spectrum and Lee-Yang zeros in dense QCD

密集 QCD 中的狄拉克谱和 Lee-Yang 零点

• 发表时间: 2009
• 作者: Naoki Yamamoto;Motoi Tachibana;Tetsuo Hatsuda;Gordon Baym;山本直希;山本直希
• 通讯作者: 山本直希

New critical point and hadron-quark continuity in dense QCD

稠密 QCD 中的新临界点和强子-夸克连续性

• 发表时间: 2008
• 作者: Naoki Yamamoto;Motoi Tachibana;Tetsuo Hatsuda;Gordon Baym;山本直希;山本直希;山本直希;山本直希;山本直希;山本 直希;山本 直希
• 通讯作者: 山本 直希

Recent development in hadron-quark continuity

强子-夸克连续性的最新进展

• 发表时间: 2009
• 作者: Naoki Yamamoto;Motoi Tachibana;Tetsuo Hatsuda;Gordon Baym;山本直希
• 通讯作者: 山本直希