Trạng thái hỗn hợp Hardron - Quark của môi trường hạt nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Trạng thái hỗn hợp Hardron - Quark của môi trường hạt nhân nghiên cứu môi trường vật chất hạt nhân theo mô hình Nambu-Jona-Lasinio (NJL) với mong muốn tìm ra các pha tồn tại khả dĩ và vùng tồn tại trạng thái hỗn hợp Hadron - Quark của môi trường hạt nhân.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Trạng thái hỗn hợp Hardron - Quark của môi trường hạt nhân

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 TRẠNG THÁI HỖN HỢP HARDRON - QUARK CỦA MÔI TRƯỜNG HẠT NHÂN Đặng Thị Minh Huệ, Lê Thị Minh Hải Trường Đại học Thủy lợi, email: dtmhue@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG chất hạt nhân từ pha giam cầm sang phá vỡ giam cầm là loại 1 hay loại 2 thì vẫn chưa Hạt nhân là vật chất tương tác mạnh, đậm thực sự rõ ràng [4,5]. Hiểu rõ đặc tính các đặc. Các nghiên cứu thực nghiệm cũng như pha tồn tại của môi trường hạt nhân cũng như lý thuyết đã chứng tỏ rằng vật lý hạt nhân các kịch bản chuyển pha tương ứng có ý gắn liền với vật lý hadron. Hadron là trạng nghĩa đặc biệt quan trong không những trong thái kết hợp của các quark, đó là các baryon ứng dụng y học phục vụ đời sống con người và các meson, gluon. Sắc động học lượng tử mà còn giúp cho vật lý hạt nhân thêm hoàn (QCD) là lý thuyết biểu diễn tương tác mạnh, chỉnh, nhất là giúp cho chúng ta có thể tạo ra được áp dụng hữu ích khi nghiên cứu tương các pha vật chất hạt nhân mong muốn có tính tác trong môi trường hạt nhân vì cơ chế giam ứng dụng cao. Do đó, bằng cách nghiên cứu cầm là một thuộc tính của QCD [1, 2]. quá trình tan chảy của hadron, chúng ta có Ở nhiệt độ cao tương tác giữa các quark và thể biết thêm về cấu trúc của chúng. gluon bên trong các hadron là tương tác yếu Ở bài báo này chúng tôi nghiên cứu môi nên sự giam cầm bị phá vỡ, dẫn đến các quark trường vật chất hạt nhân theo mô hình và gluon được giải phóng. Lúc này chất hạt Nambu-Jona-Lasinio (NJL) với mong muốn nhân ở pha plasma quark - gluon. Sự chuyển tìm ra các pha tồn tại khả dĩ và vùng tồn tại pha của vật chất hạt nhân mật độ cao từ pha trạng thái hỗn hợp hadron - quark của môi giam cầm sang pha phá vỡ giam cầm thực chất trường hạt nhân. là quá trình chuyển pha giữa chất hadronic và chất quark-gluon. Do đó có thể xảy ra sự xuất 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU hiện của pha hỗn hợp hadron - quark. Các nghiên cứu lý thuyết về chuyển pha Mặc dù mô hình thế hiệu dụng dựa trên lý hadron - quark cho thấy trong điều kiện cực thuyết QCD rất hữu ích hiệu để mô tả tương nóng hoặc đậm đặc thì hệ quark-hadron có tác trong môi trường hạt nhân nhưng vẫn gặp thể tồn tại ở nhiều pha khả dĩ khác nhau khó khăn trong việc nghiên cứu chuyển pha tương ứng với quá trình chuyển pha có thể là quark-hadron. Trong khi đó, mô hình phá vỡ đối xứng chiral; phục hồi đối xứng Nambu-Jona–Lasinio (NJL) [3] là một trong chiral từng phần… Sự tồn tại của pha hỗn số các mô hình hiệu dụng của QCD đã được hợp hadron - quark đối với vật chất hạt nhân áp dụng để nghiên cứu vật chất quark đậm mật độ cao ở nhiệt độ cao đã và đang được đặc, mang lại nhiều kết quả ấn tượng [2,4,5]. nghiên cứu. Nhưng cho đến nay, cấu trúc pha Ở đây, chúng tôi mở rộng của mô hình và đặc tính trạng thái của pha hỗn hợp hadron NJL bao gồm thêm tương tác vô hướng-vectơ -quark nói riêng và quá trình chuyển pha và lý thuyết trường ở nhiệt độ hữu hạn trong trong môi trường hạt nhân nói chung vẫn gần đúng trường trung bình để nghiên cứu đang là bài toán được các nhà vật lý quan cấu trúc pha, quá trình chuyển pha và mô tả tâm. Hơn nữa, chuyển pha trong môi trường vật chất hạt nhân ở nhiệt độ hữu hạn. 304
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Lagrangien của mô hình là: m*    s  sv   Bu; 2   ˆ 2   2 L  i   0   s     i 5   2     *    s  sv u 2  v 2  B  ;   (5)      v      5    2 2 2   (1) U  B ;u   1 2  2  su 2  v  B  3svu 2  B . 2   2  sv     i 5        5       2 2 2 Từ (4), chúng tôi thu được biểu thức thế 2     nhiệt động của môi trường hạt nhân. trong đó  = /2 với  là ma trận Pauli, µ là   B , u     B , u   thế hóa học của baryon trong môi trường hạt d 3k (6) nhân và λi (i = s; v; sv) là hằng số tương tác 2N f   Ek  T ln  n n   ,   kết cặp giữa các vô hướng, các véc tơ và các (2 )3 vô hướng - véc tơ trong mô hình. trong đó: 1 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU n  eE /T 1 ; E  Ek  *; Ek  k 2  m*2   (7) Với mong muốn tìm được sự tồn tại trạng Nf = 2 đối với vật chất hạt nhân và Nf = 1 đối với vật liệu nơtron. thái hỗn hợp của pha hadron - quark, chúng tôi tiến hành xây dựng phương trình trạng Trạng thái cơ bản của vật chất hạt nhân được xác định bởi điều kiện cực tiểu của thế thái cho môi trường hạt nhân dựa trên nhiệt động, thu được phương trình khe: Lagrangien (1). Sau đó vẽ giản đồ pha trong d 3k m* mặt phẳng (T, µB). Từ đó xác định vùng tồn u  2N f   n  n  1 , (8) tại hỗn hợp hadron - quark cũng như các kịch (2 )3 Ek bản pha khả dĩ của môi trường hạt nhân. Từ biểu thức thế nhiệt động (6), chúng tôi Đối với môi trường chất hạt nhân thì: thu được biểu thức áp suất P:      ,    i 5 ,     ,   i 5 m*2 v 2 P   min     B  (  * )B Do đó (1) trở thành: 2s 2 (9) ˆ  L   i   0    2 N f  dk 3     Ek  T ln(n n )  , (2 )3     s  v  2   2    i 5      trong đó      ˆ  v  sv  2   2     5   ˆ  (2) B     2N f  d 3k 3 n  n  , (10)   B  2    s 2      2      2 2 v 2 2 Tiếp theo, chúng tôi thu được mật độ năng  lượng toàn phần nhờ phép biến đổi Legendre 3 2        , sv 2 2 2 2 của áp suất: Ở gần đúng trường trung bình, các trường   0  P , (11) σ, π, ω và ϕ có giá trị mong muốn chân với 0 là mật độ hạt toàn phần của môi không cho bởi: trường hạt nhân. Thay (9) vào thu được (11):   u ,  i  0,    B 0  , i  0 (3) m*2  2 d 3k    v B  2Nf  Ek  n  n 1 . (12) 2s 2 (2 )3   Nên ta có:  LMFT   i  m*   0  *   U   B , u  (4) ˆ  Phương trình (9) và (12) biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất và năng lượng theo nhiệt với B là mật độ hạt baryon trong môi trường độ gọi là phương trình trạng thái của môi hạt nhân; trường hạt nhân. 305
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Nhiệt độ giới hạn đối với chuyển pha cũng cho thấy có bốn pha khả dĩ tồn tại của hadron-quark được xác định tương ứng từ môi trường chất hạt nhân: pha đối xứng điều kiện P  0 cho kết quả: chiral; pha hadron; pha plasma quark - gluon 1 (QGP) và pha hỗn hợp quark - hadron. 3  10  4 Tlim it  287,7  147( MeV ) (13)   37    4. KẾT LUẬN Sau đây, thực hiện nghiên cứu số vẽ giản Nghiên cứu lý thuyết quá trình chuyển pha đồ pha trên mặt phẳng (T, μB) cho môi trường trong môi trường vật chất hạt nhân theo mô chất hạt nhân ứng với bộ tham số được chọn hình NJL trên cơ sở lý thuyết trường lượng tử phù hợp với thực nghiệm [2]: ở nhiệt độ hữu hạn ở gần đúng trường trung s  5.1011eV ; bình, chúng tôi thu được các kết quả chính như sau: v  4.1011eV ; 1. Xây dựng được phương trình trạng thái sv  2.1011eV . mô tả môi trường vật chất hạt nhân và tính Kết quả thu được như hình 1. được nhiệt độ giới hạn chuyển pha hadron- quark. 2. Vẽ được giản đồ pha trên mặt phẳng (T, μB) và xác định được vùng tồn tại pha hỗn hợp hadron - quark và các kịch bản pha khả dĩ của vật chất hạt nhân. Đây là kết quả mới của bài báo. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gurjav Ganbold (2011), Hadron spectrum and the innfrared behavior of QCD coupling. IOP publishing, DOI: 10.1088/17426596/295/1/012041. [2] Niels-Uwe Friedrich Bastian, Pasi Hình 1. Giản đồ pha của môi trường Huovinen and Elizaveta Nazarova (2023), hạt nhân trên mặt phẳng (T, µB) Implementation of cluster expansion for hot Kết quả nghiên cứu số ở hình 1 phù hợp QCD matter. Nuclear Physics A, Volum với kết quả tính giải tích: Nhiệt độ giới hạn 1038, DOI: https://doi.org/10.1016/j. chuyển pha hadron - quark thấp hơn 150 MeV nuclphysa.2023.122718. một chút là phù hợp với kết quả thu được ở [3] Tran Huu Phat, Nguyen Tuan Anh and biểu thức (13). Thêm nữa, nhiệt độ tới hạn Phung Thi Thu Ha (2013), Phase transition patterns of nuclear matter base on extended chuyển pha trong môi trường hạt nhân có giá linear sigma model, International Journal of trị TCP = 171 MeV phù hợp với các kết quả Modern Physics E 22, No 11 - 1350077. nghiên cứu trước đó [1-4]. Hình 1 cũng cho [4] Tran Huu Phat, Nguyen Tuan Anh and Phung thấy thấy tồn tại pha hỗn hợp hadron-quark Thi Thu Ha (2013), Topological phase khi môi trường hạt nhân ở nhiệt độ khá cao, transition in effective model of QCD with cỡ nhiệt độ 171 MeV < T < 200 MeV. Trạng chiral symmetry non-restoration, International thái này được biểu diễn bởi phần gạch sọc Journal of Modern Physics E (2013). vàng trên hình 1. Quá trình chuyển pha [5] Y. Nambu and G. Jona - Lasinio, Phys. hadron sang pha quark được biểu diễn bởi Rev.122 (1961),345; ibid. 124(1961), 246. đường đứt nét xanh lam trên hình 1. Hình 1 306