Amorphous state in the mixed phase of hadron-quark phase transition in protoneutron stars

原始中性子星におけるハドロン-クォーク相転移による混合相のアモルファス状態

安武 伸俊*; 丸山 敏毅  ; 巽 敏隆*

Yasutake, Nobutoshi*; Maruyama, Toshiki; Tatsumi, Toshitaka*

全バリオン数,全電荷,全レプトン数を保存するターナリーな系として原始中性子星におけるハドロン-クォーク混合相を研究した。その結果、レプトン数が大きい場合に"パスタ"の結晶構造が現れないことがわかった。すなわち、荷電遮蔽によってパスタ構造のサイズが発散し、系が力学的に不安定になる。したがって、アモルファスのように全系がバルクな2つの領域に分離し、表面の効果が無視できるようになる。そこでは局所荷電中性が近似的に成り立ち、系の状態方程式は実質的にはターナリーではなくバイナリーな系のものに帰着する。しかし、共存相におけるレプトンの割合やバリオン密度が異なるため純粋系にはならず、その特徴である密度の不連続は原始中性子星物質では起こらないと結論できる。

We have studied hadron-quark mixed phase in protoneutron stars, which is a ternary system, i.e., conserves the total baryon number, total charge, and total lepton number. We found that no crystalline "pasta" structure appears in the regime of high lepton number fraction; the size of pasta structure diverges due to the charge screening and the system becomes mechanically unstable. Consequently the whole system is separated into two bulk regions like an amorphous state, where the surface effect is safely neglected. There, the local charge neutrality is approximately attained, so that the equation of state is effectively reduced to that of a binary system. However, since the lepton-number fraction as well as baryon-number density is different for two phases in the amorphous state, we cannot reduce it to a pure system. Hence, we conclude that there is no possibility of a density discontinuity, which is a specific feature in a pure system, to appear in protoneutron-star matter.