Non-uniform structure of matter and the equation of state

物質の非一様構造と状態方程式

丸山 敏毅  ; 千葉 敏; 巽 敏隆*

Maruyama, Toshiki; Chiba, Satoshi; Tatsumi, Toshitaka*

原子核物質の一次相転移における非一様構造と状態方程式を調べる。複数の荷電粒子からなる物質の一次相転移(ここでは液相-気相相転移,中間子凝縮,ハドロン-クォーク相転移を扱う)では、2相のクーロン斥力と表面張力の釣り合いで「パスタ」構造と呼ばれる非一様構造が現れる。われわれはこの効果をGibbs条件とPoisson方程式を正しく考慮に入れた無撞着な方法で研究した。その結果、Debye遮蔽によって、混合相の状態方程式がMaxwell構成法によるものに近づくことがわかった。これは荷電粒子からなる混合相の一般的な側面である。ハドロン-クォーク混合相の状態方程式は天体の構造にとって特に重要であるが、われわれはこれに関して非一様構造のもたらした新たな興味深い効果すなわちハイペロン抑制現象を発見した。

We investigate the non-uniform structures and the equation of state (EOS) of nuclear matter in the context of the first-order phase transitions (FOPT) such as liquid-gas phase transition, kaon condensation, and hadron-quark phase transition. During FOPT the mixed phases appear, where matter exhibits non-uniform structures called "Pasta" structures due to the balance of the Coulomb repulsion and the surface tension between two phases. We treat these effects self-consistently, properly taking into account of the Poisson equation and the Gibbs conditions. Consequently, they make the EOS of the mixed phase closer to that of Maxwell construction due to the Debye screening. This is a general feature of the mixed phase consisting of many species of charged particles. The EOS of hadron-quark mixed phase is particularly important for the maximum mass of compact stars, where we can see another interesting and novel effect that hyperons are suppressed in the hadron-quark mixed phase.