Modelos termodinamicamente consistentes para matéria de quarks

Abstract

O objetivo do presente trabalho é estudar a matéria de quarks em condições extremas, no caso temperatura zero e altas densidades, condições encontradas em objetos compactos tais como as estrelas estranhas. Para isso se faz uso de um modelo proposto recentemente em que a massa dos quarks depende da densidade, além de possuir o diferencial de ser um modelo consistente termodinamicamente. Inicialmente se estabelece o critério termodinâmico a ser satisfeito, seguido da obtenção das equações de estado e da massa dos quarks. Após a apresentação e discussão dos resultados numéricos, prossegue-se para uma breve comparação entre estas equações e as do modelo do MIT, por se tratar de um modelo amplamente utilizado na descrição da máteria de quarks. Algumas importantes considerações são feitas quanto à estabilidade dessa matéria. Por fim, a neutralidade de carga e o equilíbrio beta são aplicados às equações de estado que descrevem a matéria estranha para que estas sejam implementadas às equações de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) a fim de se obter as principais propriedades nas estrelas estranhas: suas massas máximas e respectivos raios, que são então, confrontados com resultados observacionais.

Abstract: The goal of the present work is to study quark matter under extreme conditions, like zero temperature and high densities, conditions found in compact objects such as strange stars. To achieve this goal, a model recently proposed is used. This model describes quark mass as being density-dependent and having the differential of being thermodynamically consistent. Initially, the thermodynamic criterion is established, and the equations of state and the quark mass are derived. After numerical results presentation and discussion, a brief comparison between the model and the MIT Bag Model is done, because it is extensively used to describe quark matter. Some important considerations are done regarding the stability of quark matter. Finally, charge neutrality and beta equilibrium are taken into account in the equations of state that describe strange matter. They are used as input to the TOV equations to achieve the main properties of strange stars: their maximum masses and respective radii, which are compared with observational values.