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Inhomogeneous chiral symmetry breaking phases

Carignano, Stefano (2012)
Inhomogeneous chiral symmetry breaking phases.
Technische Universität
Ph.D. Thesis, Primary publication

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Inhomogeneous chiral symmetry breaking phases
Language: English
Referees: Buballa, PD Dr. Michael ; Wambach, Prof. Dr. Jochen
Date: 1 November 2012
Place of Publication: Darmstadt
Date of oral examination: 24 October 2012
Abstract:

In this thesis we investigate the formation of inhomogeneous chiral symmetry breaking phases, characterized by a spatially modulated quark-antiquark condensate. In order to determine the relevance of this kind of structure for the phase diagram of strongly interacting matter, we employ the Nambu–Jona-Lasinio model for two light quark flavors and study the properties of the ground state of the system. After observing the appearance of an inhomogeneous “island” at low temperatures and intermediate chemical potentials in the model phase diagram, we compare different one- and two-dimensional crystalline shapes for the chiral condensate, in order to determine which one is the thermodynamically most favored. Once having determined the favored shape for the ground state the system, we study in more detail the properties of this inhomogeneous phase. We then investigate the effects on it of common model extensions like the inclusion of vector interactions and an effective coupling with the Polyakov loop. Finally, in order to compare our results with recent predictions on inhomogeneous structures from quarkyonic matter studies, we study the model phase structure at higher chemical potentials and determine that the favored shape for the system ground state changes. A careful discussion on the interpretation of these results is included as well.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

In dieser Arbeit untersuchen wir die Bildung von inhomogenen, die chirale Symmetrie brechenden Phasen, welche durch ein raeumlich variierendes Quark-Antiquark Kondensat charakterisiert werden. Um herauszufinden, ob solche Strukturen im Phasendiagramm von stark wechselwirkender Materie relevant sind, nutzen wir ein Nambu-Jona-Lasinio-Modell mit zwei leichten Quark-Freiheitsgraden und untersuchen die Eigenschaften des Grundzustands des Systems. Nachdem wir einen inhomogenen Bereich (“Insel”) bei kleinen Temperaturen und mittlerem chemischen Potential im Phasendiagramm des Modells gefun- den haben, untersuchen wir verschiedene ein- und zweidimensionale Kristallstrukturen fuer das chirale Kondensat, um den thermodynamisch niedrigsten Zustand zu bestimmen. Im Anschluss bestimmen wir ausfuehrlich die Eigenschaften der gefundenen inhomogenen Phasen und untersuchen die Auswirkungen von typischen Erweiterungen des Modells wie die Hinzunahme von Vektorwechselwirkungen und das Ankoppeln an den Polyakov-Loop. Abschließend vergleichen wir unsere Ergebnisse mit juengsten Vorhersagen von Studien ueber quarkionische Materie bei hohem chemischen Potential und finden, dass sich dort der bevorzugte Grundzustand des Systems aendert. Wir enden mit einer Diskussion und Interpretation der Ergebnisse.

German
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-31493
Classification DDC: 500 Science and mathematics > 530 Physics
Divisions: 05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
Date Deposited: 19 Nov 2012 07:08
Last Modified: 07 Dec 2012 12:06
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3149
PPN: 386259046
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