Holographic modeling of nuclear matter and neutron stars

被引:45
作者
Jarvinen, Matti [1 ,2 ]
机构
[1] Asia Pacific Ctr Theoret Phys, Pohang 37673, South Korea
[2] Pohang Univ Sci & Technol, Dept Phys, Pohang 37673, South Korea
来源
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C | 2022年 / 82卷 / 04期
基金
新加坡国家研究基金会;
关键词
EQUATION-OF-STATE; CHIRAL-SYMMETRY BREAKING; QUARK-GLUON PLASMA; COLOR SUPERCONDUCTIVITY; FIELD-THEORIES; GAUGE-THEORIES; STRING THEORY; YANG-MILLS; DENSE QCD; DATA SET;
D O I
10.1140/epjc/s10052-022-10227-x
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
I review holographic models for (dense and cold) nuclear matter, neutron stars, and their mergers. I start by a brief general discussion on current knowledge of cold QCD matter and neutron stars, and go on discussing various approaches to model cold nuclear and quark matter by using gauge/gravity duality, pointing out their strengths and weaknesses. Then I focus on recent results for a complex bottom-up holographic framework (V-QCD), which also takes input from lattice QCD results, effective field theory, and perturbative QCD. Dense nuclear matter is modeled in V-QCD through a homogeneous non-Abelian bulk gauge field. Feasible "hybrid" equations of state for cold nuclear (and quark) matter can be constructed by using traditional methods (e.g., effective field theory) at low densities and the holographic V-QCD model at higher densities. I discuss the constraints from this approach to the properties of the nuclear to quark matter transition as well as to properties of neutron stars. Using such hybrid equations of state as an input for numerical simulations of neutron star mergers, I also derive predictions for the spectrum of produced gravitational waves.
引用
收藏
页数:53
相关论文
共 379 条
[1]   GW170817: Measurements of Neutron Star Radii and Equation of State [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adams, T. ;
Addesso, P. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agarwal, B. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, B. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Ast, M. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Atallah, D. V. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
Aulbert, C. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (16)
[2]   GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ∼3.4 M⊙ [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. ;
Bader, M. K. M. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2020, 892 (01)
[3]   Properties of the Binary Neutron Star Merger GW170817 [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adams, T. ;
Addesso, P. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agarwal, B. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, B. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Ast, M. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Atallah, D., V ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
Aulbert, C. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. .
PHYSICAL REVIEW X, 2019, 9 (01)
[4]   Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adams, T. ;
Addesso, P. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Afrough, M. ;
Agarwal, B. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, B. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Ast, M. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Atallah, D. V. ;
Aufmuth, P. ;
Aulbert, C. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Bader, M. K. M. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 848 (02)
[5]   GW170814: A Three-Detector Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Coalescence [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adams, T. ;
Addesso, P. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Afrough, M. ;
Agarwal, B. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, B. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Ast, M. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Atallah, D. V. ;
Aufmuth, P. ;
Aulbert, C. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Bader, M. K. M. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (14)
[6]   Observation of Gravitational Waves from Two Neutron Star-Black Hole Coalescences [J].
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, A. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agarwal, D. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akutsu, T. ;
Aleman, K. M. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Ando, M. ;
Angelova, S., V ;
Ansoldi, S. ;
Antelis, J. M. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, Koya ;
Arai, Koji ;
Arai, Y. ;
Araki, S. ;
Araya, A. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Aritomi, N. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Asada, H. ;
Asali, Y. ;
Ashton, G. ;
Aso, Y. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2021, 915 (01)
[7]   GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object [J].
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aich, A. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akcay, S. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Ansoldi, S. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arne, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Asali, Y. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2020, 896 (02)
[8]   Light composite fermions from holography [J].
Abt, Raimond ;
Erdmenger, Johanna ;
Evans, Nick ;
Rigatos, Konstantinos S. .
JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS, 2019, 2019 (11)
[9]   A Skyrme-type proposal for baryonic matter [J].
Adam, C. ;
Sanchez-Guillen, J. ;
Wereszczynski, A. .
PHYSICS LETTERS B, 2010, 691 (02) :105-110
[10]   Nonmonotonic Energy Dependence of Net-Proton Number Fluctuations [J].
Adam, J. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, J. R. ;
Adkins, J. K. ;
Agakishiev, G. ;
Aggarwal, M. M. ;
Ahammed, Z. ;
Alekseev, I ;
Anderson, D. M. ;
Aparin, A. ;
Aschenauer, E. C. ;
Ashraf, M. U. ;
Atetalla, F. G. ;
Attri, A. ;
Averichev, G. S. ;
Bairathi, V ;
Barish, K. ;
Behera, A. ;
Bellwied, R. ;
Bhasin, A. ;
Bielcik, J. ;
Bielcikova, J. ;
Bland, L. C. ;
Bordyuzhin, I. G. ;
Brandenburg, J. D. ;
Brandin, A., V ;
Butterworth, J. ;
Caines, H. ;
Sanchez, M. Calderon de la Barca ;
Cebra, D. ;
Chakaberia, I ;
Chaloupka, P. ;
Chan, B. K. ;
Chang, F-H ;
Chang, Z. ;
Chankova-Bunzarova, N. ;
Chatterjee, A. ;
Chen, D. ;
Chen, J. ;
Chen, J. H. ;
Chen, X. ;
Chen, Z. ;
Cheng, J. ;
Cherney, M. ;
Chevalier, M. ;
Choudhury, S. ;
Christie, W. ;
Chu, X. ;
Crawford, H. J. ;
Csanad, M. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2021, 126 (09)