주머니 모형을 이용한 고밀도 핵물질 내 케이 중간자에 관한 연구 = Bag model description of the kaon in dense medium

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 케이 중간자의 반입자를 쿼크와 반쿼크의 결합체인 MIT 주머니로 취급하여 고밀도 핵물질 내에서 입자의 성질을 연구하였다. 우선 쿼크-중간자 결합 모형을 보완한 변형 쿼크-중간자 결합 모형을 바탕으로 케이 중간자를 주머니로 다룰 때 나타나는 케이 중간자의 질량 등을 주머니를 기술하는 변수들로 구하였다. 모형의 변수들 중에서 케이 중간자와 핵물질과의 상호작용을 나타내는 퍼텐셜 에너지의 결합상수는 그 값이 아직 결정되지 않은 상태이기 때문에 미지의 변수로 취급하였다. 이 결합상수의 값이 바뀜에 따라 케이 중간자의 질량 등이 자유 상태에 있을 때의 질량에 비해 어떻게 변화하는지 등을 고찰하였다. 수치계산의 결과는 i) 케이 중간자를 쿼크의 결합체인 주머니로 다룰 때의 성질 변화가 점입자로 다룰 때의 변화와 다르고 ii) 케이 중간자와 핵물질 간의 상호작용 퍼텐셜 에너지의 결합상수 값에 따라 변화가 상당한 차이를 보였으며 iii) 기묘도를 갖는 쿼크의 상호작용도 무시할 수 없을 정도의 기여도가 있음을 보였다. 케이 중간자가 고밀도 핵물질의 상태방정식에 미치는 영향을 알아보기 위하여 케이 중간자 응축이 중성자별 내부에서 발생할 때 중성자별의 크기와 질량을 계산하였다. 결과로서 케이 중간자 응축이 중성자 별의 크기, 질량 등에 미치는 영향은 가시적이기는 하나 하이퍼 중입자의 역할에 비해서는 부차적임을 알게 되었다.