A Review of quarkonia under strong magnetic fields

総説; 強磁場下のクォーコニウム

岩崎 幸生*; 岡 眞   ; 鈴木 渓   

Iwasaki, Sachio*; Oka, Makoto; Suzuki, Kei

クォーコニウムとは、チャームクォークやボトムクォークのような「重い」クォークとその反クォークから構成される中間子であり、水素原子やポジトロニウムなどの原子物理との類似点を持ちつつも、量子色力学(QCD)由来の性質も併せ持つ興味深い系である。ハドロン物理における典型的なスケールに匹敵する強磁場は、相対論的重イオン衝突実験や強磁場中性子星(マグネター)と関連して注目を集めている。本論文は、強磁場中のクォーコニウムの性質についてまとめたレビュー論文である。磁場中のクォーコニウムにおける特徴的な物理現象として、(1)異なるスピン固有状態間の混合効果、(2)クォーク自由度に対するランダウ準位とハドロン波動関数の変形現象、(3)クォーク・反クォーク間ポテンシャルの修正、(4)運動的シュタルク効果について解説を行う。また、磁場中のクォーコニウムを記述するための理論手法のまとめとして、(1)構成子クォーク模型、(2)有効ラグランジアンによる手法、(3)QCD和則、(4)ホログラフィックQCDについて解説する。さらに、有限温度,有限密度,有限渦度などの磁場以外の外場効果による影響についても述べる。付録において磁場中のクォーコニウムの典型的な質量スペクトルや波動関数を例示する。

We review the properties of quarkonia under strong magnetic fields. The main phenomena are (i) mixing between different spin eigenstates, (ii) quark Landau levels and deformation of wave function, (iii) modification of potential, and (iv) the motional Stark effect. For theoretical approaches, we review (i) constituent quark models, (ii) effective Lagrangians, (iii) QCD sum rules, and (iv) holographic approaches.