中性子星に現れる極限状態のクロスオーバー~物性理論による挑戦~

2025-07-24 東京大学

東京大学らの研究チームは、中性子星内部で起こるとされる「ハドロン-クォーククロスオーバー」現象の理論構築に成功した。これは、ハドロン物質が極端な高密度環境でクォーク物質へ連続的に変化する過程で、音速が増大する仕組みを、物性物理学の「BEC-BCSクロスオーバー」理論を応用して説明したもの。ハドロン(三体分子)の形成と解離の揺らぎが、音速の増加や運動量分布の特徴に寄与することを示し、高密度物質に対する物性理論の有用性を示した。

中性子星に現れる極限状態のクロスオーバー~物性理論による挑戦~

<関連情報>

フェルミオン物質における3倍の変動とピーク音速 Tripling Fluctuations and Peaked Sound Speed in Fermionic Matter

Hiroyuki Tajima, Kei Iida, Toru Kojo, and Haozhao Liang
Physical Review Letters  Published: 23 July, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/4ywp-752m

Abstract

A crossover involving three-fermion clusters is relevant to the hadron-quark crossover, which, if occurring in a neutron star, could naturally reproduce the dense-matter equation of state recently deduced from simultaneous observations of neutron-star masses and radii. To understand the crossover mechanism, we examine the role of tripling fluctuations induced by the formation of three-fermion clusters. The phase-shift representation of fluctuations manifests an interplay of bound and scattering states, leading to nonmonotonic momentum distributions of baryonlike clusters and peaked sound speed at finite densities. We demonstrate them by applying our approach to a nonrelativistic system of one-dimensional three-color fermions analogous to the hadron-quark matter.

1701物理及び化学
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