Casimir effect in magnetic dual chiral density waves

Magnetic dual chiral density waves中のカシミア効果

藤井 大輔; 中山 勝政*; 鈴木 渓   

Fujii, Daisuke; Nakayama, Katsumasa*; Suzuki, Kei

磁場中の有限密度物質において、ディラックフェルミオンに由来するカシミール効果を理論的に解析する。特に、強い相互作用をもつディラック系における不均一な基底状態の候補として知られる「磁気二重カイラル密度波(MDCDW)相」におけるクォーク場に注目する。この相では、化学ポテンシャル・外部磁場・基底状態の空間的変調が複雑に干渉することで、カシミールエネルギーが距離に対して非自明な振動的挙動を示す。全カシミールエネルギーをランダウ準位ごとに分解することで、最低準位と高次準位のどちらが寄与するかによって、異なるタイプのカシミール効果が現れることが明らかになる。さらに、アップクォークとダウンクォークといったフェルミオンのフレーバー間の準位分裂に起因する特徴的な振る舞いも指摘する。

We conduct a theoretical analysis of the Casimir effect arising from Dirac fermions in magnetized, finite-density matter. Our primary focus is on quark fields in the magnetic dual chiral density wave (MDCDW) phase, a candidate for an inhomogeneous ground state in strongly interacting Dirac systems. In this phase, the Casimir energy exhibits intricate oscillatory behavior as a function of separation distance, stemming from the combined effects of the chemical potential, external magnetic field, and spatial modulation of the ground state. To gain a deeper understanding, we decompose the Casimir energy into individual Landau level contributions, revealing distinct types of Casimir effects depending on whether the contribution originates from the lowest or higher Landau levels. We also highlight unique features that emerge due to energy level splitting between quark flavors, such as up and down quarks.