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カカカカカカカカカカ カカカカカカカカカカカカカカカカカカカカ カカカカ (KEK) in collaboration with カカカカ (KEK) and カカカカ ( カカカカ ) 08 Jun. 2010@ カカカカカカカカカ Phys. Rev. D81, 105003 (2010)

カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

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カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造. Phys. Rev. D81, 105003 (2010). 安井 繁宏 (KEK) in collaboration with 板倉数記 (KEK) and 新田宗土 ( 慶應大学 ). 08 Jun. 2010 @ 東京 大学松井研究室. Contents. Introduction Bogoliubov-de Gennes equation Single Flavor c ase CFL c ase Effective Theory in 1+1 dimension - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

カラー超伝導における非アーベルボーテックスのフェルミオン構造安井繁宏 (KEK)

in collaboration with

板倉数記 (KEK) and 新田宗土 ( 慶應大学 )

08 Jun. 2010@ 東京大学松井研究室

Phys. Rev. D81, 105003 (2010)

Page 2: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

1. Introduction2. Bogoliubov-de Gennes equation

A. Single Flavor caseB. CFL case

3. Effective Theory in 1+1 dimension4. Summary

Contents

Page 3: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Introduction

Vortex Δ(r,θ)=|Δ(r)|einθ・ Abrikosov lattice・ 4He (3He) superfluidity・ BEC-BCS・ quantum turbulance・ nuclear superfluidity・ color superconductivity・ cosmic strings

symmetry breaking G→H π1(G/H) π≅ 0(H)≠0

winding number n

Topologically Stableθ=0 → θ=2π

Ginzburg-Landau theoryis effective for r >> ξ.

ξ

Page 4: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Topologically Stable

Vortex Δ(r,θ)=|Δ(r)|einθ

ξ

・ Abrikosov lattice・ 4He (3He) superfluidity・ BEC-BCS・ quantum turbulance・ nuclear superfluidity・ color superconductivity・ cosmic strings

θ=0 → θ=2π

symmetry breaking G→H π1(G/H) π≅ 0(H)≠0

Ginzburg-Landau theoryis effective for r >> ξ.

winding number n

Fermions

Page 5: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Topologically Stable

ξ

Vortex

・ Abrikosov lattice・ 4He (3He) superfluidity・ BEC-BCS・ quantum turbulance・ nuclear superfluidity・ color superconductivity・ cosmic strings

θ=0 → θ=2π

Ginzburg-Landau theoryis effective for r >> ξ.

symmetry breaking G→H π1(G/H) π≅ 0(H)≠0

Fermions

Page 6: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Ginzburg-Landau theoryis effective for r >> ξ.

ξ

Fermions

Page 7: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

ξ

Fermions

Page 8: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

ξ

Fermions

Page 9: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Fermions appear at short distance.

ξ

Fermions

Page 10: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Fermions appear at short distance.

ξ

FermionsFermions in Topological Objects ・ Soliton (kink, Skyrmion) ・ Quantum Hall Effect ・ Bulk-Edge correspondence ・ Domain Wall Fermion

Page 11: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionBogoliubov-de Gennes (BdG) equation

de Gennes, ``Superconductivity of Metals and Alloys“, (Benjamin New York, 1966)F. Gygi and M. Shluter, Phy. Rev. B43, 7069 (1991)P. Pieri and G. C. Strinati, Phy. Rev. Lett. 91, 030401 (2003)

Gap profiling function

Hamiltonian of fermions

Solve self-consistently

Gap profiling function Δ(r) is obtained from fermion dynamics.

nkz

E

particle hole

Page 12: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Gap profiling function Δ(r) is obtained from fermion dynamics.

IntroductionBogoliubov-de Gennes (BdG) equation

de Gennes, ``Superconductivity of Metals and Alloys“, (Benjamin New York, 1966)F. Gygi and M. Shluter, Phy. Rev. B43, 7069 (1991)P. Pieri and G. C. Strinati, Phy. Rev. Lett. 91, 030401 (2003)

Gap profiling function

Hamiltonian of fermions

Solve self-consistentlyn

kz

E

vortex Δ(r,θ)=|Δ(r)|eiθ

bound states

Page 13: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Gap profiling function Δ(r) is obtained from fermion dynamics.

IntroductionBogoliubov-de Gennes (BdG) equation

de Gennes, ``Superconductivity of Metals and Alloys“, (Benjamin New York, 1966)F. Gygi and M. Shluter, Phy. Rev. B43, 7069 (1991)P. Pieri and G. C. Strinati, Phy. Rev. Lett. 91, 030401 (2003)

Gap profiling function

Hamiltonian of fermions

Solve self-consistentlyn

kz

E

zero mode

E=0

vortex Δ(r,θ)=|Δ(r)|eiθ

bound states

Page 14: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Gap profiling function Δ(r) is obtained from fermion dynamics.

IntroductionBogoliubov-de Gennes (BdG) equation

de Gennes, ``Superconductivity of Metals and Alloys“, (Benjamin New York, 1966)F. Gygi and M. Shluter, Phy. Rev. B43, 7069 (1991)P. Pieri and G. C. Strinati, Phy. Rev. Lett. 91, 030401 (2003)

Gap profiling function

Hamiltonian of fermions

Solve self-consistentlyn

kz

E

zero mode

E=0

vortex Δ(r,θ)=|Δ(r)|eiθ

bound statesbounsd state

dominance

Page 15: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Gap profiling function Δ(r) is obtained from fermion dynamics.

IntroductionBogoliubov-de Gennes (BdG) equation

de Gennes, ``Superconductivity of Metals and Alloys“, (Benjamin New York, 1966)F. Gygi and M. Shluter, Phy. Rev. B43, 7069 (1991)P. Pieri and G. C. Strinati, Phy. Rev. Lett. 91, 030401 (2003)

Gap profiling function

Hamiltonian of fermions

Solve self-consistentlyn

kz

E

zero mode

E=0

bound states

r

Page 16: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionDensity of states in vortex

non-Abelian statistics

D. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 86, 268 (2001)

B. Sacepe et al. Phys. Rev. Lett. 96, 097006 (2006)

Density of states in vortex

BEC-BCS crossover with vortex

K. Mizushima, M. Ichioka and K. Machida,Phys. Rev. Lett.101, 150409 (2008)

→ BCSBEC ←

zero mode

gapless

I. Guillamon et al. Phys. Rev. Lett. 101, 166407 (2008)

outside of vortex

iside of vortex

Fermi surface

Page 17: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

From confinement phase to deconfinement phase

baryon and meson

QGP = Quark Gluon Plasma

quark and gluon(asymptotic free?)

QCD lagrangian

J. C. Collins and M. J. Perry, PRL34, 1353 (1975)

Page 18: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Early UniverseCompact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 19: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Early Universe

Page 20: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 21: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 22: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

What‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Introduction

Page 23: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 24: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 25: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 26: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

Page 27: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

CFL (Color-Flavor Locking) phase

SU(3)c x SU(3)L x SU(3)R → SU(3)c+L+R

・ pairing gap

・ symmetry breaking

Page 28: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

CFL (Color-Flavor Locking) phase

SU(3)c x SU(3)L x SU(3)R → SU(3)c+L+R

・ pairing gap

・ symmetry breaking

Page 29: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Early Universe

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Compact StarsHeavy Ion CollisionsRX J1856,5-37544U 1728-34SAXJ1808.4-3658

RHIC, LHC, GSI

QCD lagrangian

From confinement phase to deconfinement phase

CFL (Color-Flavor Locking) phase

SU(3)c x SU(3)L x SU(3)R → SU(3)c+L+R

・ pairing gap

・ symmetry breaking

vortex structure inside the star

・ nuclear clust → glitch (star quake)・ neutron matter → p-wave・ CFL phase → non-Aelian vortex ?

Page 30: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

CFL gap

Δiα =

SU(3)c+F

Page 31: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Abelian vortex ?・ M. M. Forbes and A. R. Zhitntsky, Phy. Rev. D65, 085009 (2002)・ K. Ida and G. Baym, Phys. Rev. D66, 014015 (2002)・ K. Iida, Phys. Rev. D71, 054011 (2005)

s u dCFL gap

Δiα =

SU(3)c+F

Page 32: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Abelian vortex ?・ M. M. Forbes and A. R. Zhitntsky, Phy. Rev. D65, 085009 (2002)・ K. Ida and G. Baym, Phys. Rev. D66, 014015 (2002)・ K. Iida, Phys. Rev. D71, 054011 (2005)

s u dsCFL gap SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

・ A. P. Balachandran, S. Digal, T. Matsuura, Phys. Rev. D73, 074009 (2006)

non-Abelian vortex !!

Δiα =

SU(3)c+F

Page 33: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Abelian vortex ?・ M. M. Forbes and A. R. Zhitntsky, Phy. Rev. D65, 085009 (2002)・ K. Ida and G. Baym, Phys. Rev. D66, 014015 (2002)・ K. Iida, Phys. Rev. D71, 054011 (2005)

s u ds

u

CFL gap SU(3)c+F SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

・ A. P. Balachandran, S. Digal, T. Matsuura, Phys. Rev. D73, 074009 (2006)

non-Abelian vortex !!

Δiα =

Page 34: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

Abelian vortex ?・ M. M. Forbes and A. R. Zhitntsky, Phy. Rev. D65, 085009 (2002)・ K. Ida and G. Baym, Phys. Rev. D66, 014015 (2002)・ K. Iida, Phys. Rev. D71, 054011 (2005)

s u ds

u

d

CFL gap SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

・ A. P. Balachandran, S. Digal, T. Matsuura, Phys. Rev. D73, 074009 (2006)

non-Abelian vortex !!

Δiα =

SU(3)c+F

Page 35: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Introduction

repulsive force

CP2 = SU(3)c+F / SU(2)c+F x U(1)c+F

NG boson

・ E. Nakano, M. Nitta, T. Matsuura, Phys. Lett. B672, 61 (2009), ibid Phys. Rev. D78, 045002 (2008)・ M. Eto and M. Nitta, arXiv:0907.1278 [hep-ph], 0908.4470 [hep-ph]

What‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

attractive force repulsive force

vortex-vortex vortex-antivortex vortex-vortex

Page 36: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Introduction

repulsive force

CP2 = SU(3)c+F / SU(2)c+F x U(1)c+F

NG boson

・ E. Nakano, M. Nitta, T. Matsuura, Phys. Lett. B672, 61 (2009), ibid Phys. Rev. D78, 045002 (2008)・ M. Eto and M. Nitta, arXiv:0907.1278 [hep-ph], 0908.4470 [hep-ph]

What‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

attractive force

vortex-vortex vortex-antivortex vortex-vortex

→ But Ginzburg-Landau theory is effective only at large length scale.

repulsive force

Page 37: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

ξ

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

We will study the vortex for any length scale.

non-Abelian vortex

Page 38: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

ξ

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

We will study the vortex for any length scale.

What‘s fermion modes?

non-Abelian vortex

Page 39: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

ξ

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

We will study the vortex for any length scale.

Bogoliubov-de Gennes (BdG) equation !!

non-Abelian vortex

What‘s fermion modes?

Page 40: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Single FlavorSingle flavor fermion with Abelian vortex

nkz

E

For vacuum (μ=0), see R. Jackiw and P. Rossi,Nucl. Phys. B190, 681 (1981).

Bogoliubov-de Gennes (BdG) equation

Page 41: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Single FlavorSingle flavor fermion with Abelian vortex

nkz

E

Solution with E=0 (n=0, kz=0)

For vacuum (μ=0), see R. Jackiw and P. Rossi,Nucl. Phys. B190, 681 (1981).

Bogoliubov-de Gennes (BdG) equation

Page 42: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Single FlavorSingle flavor fermion with Abelian vortex

Right solutionn

kz

E

Solution with E=0 (n=0, kz=0)Fermion Zero mode (E=0)

For vacuum (μ=0), see R. Jackiw and P. Rossi,Nucl. Phys. B190, 681 (1981).

vortex configuration |Δ(r)|eiθ

as background field

Bogoliubov-de Gennes (BdG) equation

|Δ(r)| → 0 for r → 0|Δ(r)| → |Δ| for r → ∞・ Localization with e-|Δ|r

・ Oscillation with J0(μr), J1(μr)

Left solution is similar.

Page 43: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

snon-Abelian vortex

Bogoliubov-de Gennes equation

nkz

E

Page 44: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

nkz

E

tripletsinglet

SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

From CFL basis to SU(3) basis

doublet (no zero mode)

Page 45: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

nkz

E

tripletsinglet

SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

From CFL basis to SU(3) basis

doublet (no zero mode)

Page 46: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

nkz

E

tripletsinglet

SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

From CFL basis to SU(3) basis

doublet (no zero mode)

Page 47: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

nkz

E

tripletsinglet

SU(3)c+F → SU(2)c+F x U(1)c+F

From CFL basis to SU(3) basis

doublet (no zero mode)

Page 48: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

Fermion zero modes (E=0)triplet

nkz

E

Right solution

Page 49: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

Fermion zero modes (E=0)singlet

nkz

E

Right solution

Page 50: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

Fermion zero modes (E=0)singlet

nkz

E

Right solution

Page 51: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

Fermion zero modes (E=0)

nkz

E

multiplet most stable mode radius tripletsinglet

doublet

zero modezero mode

non-zero mode

1/|Δ|2/|Δ|

---

SU(2)c+F x U(1)c+F

Page 52: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

CFLBogoliubov-de Gennes equation with non-Abelian vortex

Fermion zero modes (E=0)

CFLSU(3)c+F

VortexSU(2)c+FxU(1)c+F

non-Abelian vortex

Page 53: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

tripletsinglet

CFLSU(3)c+F

VortexSU(2)c+FxU(1)c+F

Fermion zero modes (E=0)

non-Abelian vortex

Page 54: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

Fermion zero modes (E=0)

What is effective theoryof fermion zero modesin 1+1 dim. along z axis?

z

Page 55: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

zSeparate (r,θ) and (t,z).

Integrate out (r, θ).

Effective Theory in 1+1 dim.

original equation of motion

Single flavor case

Page 56: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

If |Δ(r)| is a constant |Δ|, ...

Plane wave solution

Dispersion relation

Effective Theory in 1+1 dim.Single flavor case

v 0.027 for ≅ μ=1000 MeV, |Δ|=100 MeV

E

kz

light

Right

Page 57: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

If |Δ(r)| is a constant |Δ|, ...

Plane wave solution

Dispersion relation

Effective Theory in 1+1 dim.Single flavor case

v 0.027 for ≅ μ=1000 MeV, |Δ|=100 MeV

n kz

E

Right

Page 58: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

If |Δ(r)| is a constant |Δ|, ...

Plane wave solution

Dispersion relation

Effective Theory in 1+1 dim.Single flavor case

v 0.027 for ≅ μ=1000 MeV, |Δ|=100 MeV

n kz

E

Right

Page 59: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

Single flavor case

Right:

Page 60: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

Single flavor case

Left:

Page 61: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

Single flavor case

Left:

Right

Left

Page 62: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

z

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

Single flavor case

Left:

Right

Left

E

kz

light

Right

Left

Page 63: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

CFL case

ztriplet

singlet

t : triplets : singlet

i =

Right

Page 64: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Effective Theory in 1+1 dimension

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

CFL case

ztriplet

singlet

t : triplets : singlet

i =

E

kz

lighttripletsinglet

Right

Page 65: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

n kz

E

Effective Theory in 1+1 dimension

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

CFL case

ztriplet

singlet

t : triplets : singlet

i =

Right

Page 66: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

n kz

E

triplet

singlet

Effective Theory in 1+1 dimension

equation of motion

Spinor form of fermion zero mode

Dirac operator in 1+1 dim.

solution corresponding to a(t,z)

CFL case

ztriplet

singlet

t : triplets : singlet

i =

Right

Page 67: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Summary• Fermion structure in non-Abelian vortex in color superconductivity.

• Bogoliubov-de Gennes (BdG) equation with non-Abelian vortex. - Single flavor: single zero mode (Cf. Y.Nishida, Phys.Rev.D81,074004(2010)) - CFL: triplet and singlet zero modes in SU(2)c+F x U(1)c+F symmetry.

• Effective theory of fermion zero mode in 1+1 dimension.

• Application to neutron (quark, hybrid) stars and experiments of heavy ion collisions will be interesting.

Page 68: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Introduction

non-Abelian Abrikosov lattice (?) Nitta-san‘s seminar in KEK 2009

CP2 = SU(3)c+F / SU(2)c+F x U(1)c+F

NG boson

What‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

repulsive force (?)repulsive force (?)

repulsive force (?)

Page 69: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

Introduction

non-Abelian Abrikosov lattice (?) Nitta-san‘s seminar in KEK 2009

CP2 = SU(3)c+F / SU(2)c+F x U(1)c+F

NG boson

What‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

We need to study structure of non-Abelian vortex from micro- to macroscopic scale.

repulsive force (?)repulsive force (?)

repulsive force (?)

Page 70: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

QCD lagrangian

Page 71: カラー超伝導 における 非アーベルボーテックス のフェルミオン構造

IntroductionWhat‘s about COLOR SUPERCONDUCTIVITY?

QCD lagrangian

CFL (Color-Flavor Locking) phase

SU(3)c x SU(3)L x SU(3)R → SU(3)c+L+R

・ pairing gap

・ symmetry breaking