Transição de fase Hádron-Quark

Abstract

Este trabalho tem como objetivo estudar a transição de fase hádron-quark, com o uso de modelos efetivos bem conhecidos na literatura para a descrição do sistema no cenário de estrelas de nêutrons, i.e., alta densidade e temperatura nula. Começamos com uma breve descrição das transições de fase previstas pela Cromodinâmica quântica e, posteriormente, fazemos uma restrição para a transição de desconfinamento da matéria de hádrons em matéria de quarks. A teoria efetiva para a matéria de hádrons lança mão de uma formulação Lagrangeana relativística de muitos corpos, na qual a interação entre os bárions é mediada pela troca de mésons escalares e vetoriais. Adotamos o Modelo de Boguta-Bodmer e o Modelo Ajustável, que são extensões ao Modelo de Walecka, por serem bem conhecidos e aceitos na literatura. Para a matéria de quarks, seguimos o mesmo enfoque de uma teoria efetiva construída a partir de uma densidade Lagrangeana relativística. O Modelo E®ective Mass Bag adotado é uma extensão ao modelo M.I.T Bag, no qual consideramos quarks não interagentes no interior de uma sacola para representar o caráter localmente desconfinado dessa fase. Desconsideramos a presença de gluóns devido o regime de densidade e temperatura considerado. A transição de fase hádron-quark ¶e formulada seguindo os critérios de Gibbs para uma transição de fase de primeira ordem com dois componentes independentes (relacionados µa conservação local de número bariônico e µa conservação global de carga elétrica). As diferentes teorias efetivas empregadas, bem como os parâmetros nelas contidos, são estudados além de identificar possíveis influências na transição de fase. Fazemos, ainda, uma análise da influência das incertezas das propriedades da mat¶eria nuclear na saturação e dos diferentes esquemas de acoplamentos hipersônicos usualmente utilizados pela comunidade cientifica.

The present work is a study of the hadron-quark phase transition using well-known effective models in order to describe the system in a neutron star scenario, i.e., high density and zero temperature. We start with a brief description of the possible phase transitions as predicted by quantum chromodynamics focusing on the deconfinement transition from hadronic to quark matter. The effective theory for hadronic matter is a relativistic many-body Lagrangian for- malism, where the baryonic interaction is achieved by the exchange of scalar and vector mesons. We use the Boguta-Bodmer Model and the Adjustable Model, which are exten- sions of the Walecka Model, because these are very well-known and accepted models in literature. Regarding quark matter, we follow the same effective theory approach based on a relativist Lagrangian density. The Effective Mass Bag Model adopted is an extension of the M.I.T. Bag Model, where non-interacting quarks inside a bag are considered in order to describe the locally deconfined behavior in this phase. The presence of gluons is not considered because of the chosen temperature and density regime. Hadron-quark phase transition is established according to the Gibbs' criteria for a first-order phase transition with two independent components (which are related to the local conservation of baryon number and the global conservation of electric charge). The different effective theories employed, as well as their characteristic parameters, are studied in order to identify possible influences on the phase transition. We carry out an analysis of the influence of the uncertainties in nuclear matter at saturation and also of the different hyperon-coupling schemes usually adopted by the scientific community.