Dense matter in a holographic hard-wall model of QCD

QCDのホログラフィックハードウォール模型における密度物質

藤井 大輔; 保坂 淳*; 岩中 章紘*; 酒井 忠勝*; 橘 基*

Fujii, Daisuke; Hosaka, Atsushi*; Iwanaka, Akihiro*; Sakai, Tadakatsu*; Tachibana, Motoi*

強結合領域におけるQCD物質の理解は、その非摂動的性質ゆえに依然として困難を伴う。本研究では、クォーク質量が非ゼロの場合の有限密度、零温度のQCDの性質を調べるために、2フレーバーのハードウォール型ホログラフィック模型を用いて解析を行う。高密度相は、斉一なアンサッツのもとで運動方程式の古典的解として記述される。ホログラフィー対応辞書を定式化するため、ホログラフィック正則化を適用し、バルクのUV境界データとQCDにおける物理量との関係を明らかにする。相構造の解析においては、ハードウォールのIR境界における境界作用が重要な役割を果たすことを強調する。この枠組みにおいて、高いバリオン数密度とほぼ消失したカイラル凝縮を特徴とするバリオン物質相が現れることが示される。得られた状態の状態方程式を導出し、それを用いて中性子星の質量半径関係式を算出する。

Understanding the behavior of QCD matter under strong coupling remains a difficult task due to its inherently non-perturbative character. In this context, we investigate a two-flavor hard-wall holographic model to explore finite-density QCD at zero temperature, incorporating effects from a nonzero quark mass. The dense matter phase is described by solving the classical equations of motion within a homogeneous ansatz. To establish a connection between the bulk gravity theory and boundary QCD observables, we perform holographic renormalization and formulate the corresponding holographic dictionary. In analyzing the phase structure, we highlight the importance of introducing an IR boundary term at the hard-wall cutoff. Within this setup, we identify a phase of baryonic matter characterized by a large baryon number density and a significantly reduced chiral condensate. We derive the equation of state for this phase and use it to compute the mass-radius relation for neutron stars.