强相互作用物质相变的研究

论文摘要

量子色动力学（QCD）是是描述强相互作用的理论,其在低能端具有两个非微扰特征一动力学手征对称性破缺和色禁闭。前者是强子质量的主要来源,后者则是对自然界没有自由带色的夸克的现象的总结。在极端条件下,例如高密,高温和强磁场的条件下,强相互作用物质可能发生手征相变和解禁闭相变,因此强相互作用物质具有丰富的相结构。本文首先研究了核物质的对称能。我们从模型无关的拉氏量出发,按照路径积分的方式,得到了核物质模型无关的对称能表达式。我们发现核物质对称能由核子数密度和同位旋磁化率倒数的乘积决定,后者可以作为有限密度下手征对称性恢复相变的探针来使用。模型无关的对称能表达式是连接核物理和粒子物理的桥梁,假如我们能解决费米子符号问题,格点QCD可以直接从夸克胶子自由度计算核物质对称能,而不管强子化过程如何。由于夸克-强子对偶,我们用Nambu-Jona-Lasinio（NJL）模型计算了同位旋磁化率,发现在常用的模型参数下,同位旋磁化率在手征相变的临界化学势有一个有限大小的跃变,对应的核物质对称能在相应的临界密度处产生一个有限大小的跳变。接下来,我们研究了三维量子电动力学（QED3）的解禁闭相变。本文类比了 QCD中夸克对偶凝聚和解禁闭相变的关系,在三维量子电动力学中建立起费米子对偶凝聚和Z对称性之间的关系,后者的破缺被认为与QED3的解禁闭相变有关。我们采用统一的Dyson-Schwinger方程的框架计算了 QED3的手征相变和解禁闭相变,发现有限温QED3的解禁闭相变是一个连续过渡。随着费米子质量的增加,解禁闭相变的赝临界温度随之增大。不同于QCD,其赝临界温度低于手征相变的赝临界温度。最后,我们还研究了强磁场下强相互作用物质相变。本文采用不同于Schwinger proper time的方式得到了在恒定外磁场中的费米子传播子,并将得到的费米子传播子代入NJL模型进行计算。我们发现夸克的动力学质量随着磁场的增强而增大,也就是磁催化。我们还研究了相变的临界行为。在手征极限下,有限温的QCD相变是一个二级相变,我们计算了手征极限下的四个临界指数。发现在强磁场下,四个临界指数有轻微地改变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 量子色动力学
•   1.2 强相互作用物质的相变
•   1.3 有限温量子场论
•   1.4 本论文研究的问题
• 2 对称能与手征相变
•   2.1 核对称能
•   2.2 相对论平均场
•   2.3 动力学手征对称性破缺与NJL模型
•   2.4 对称能作为手征相变的探针
•   2.5 小结
• 3 三维量子电动力学的解禁闭相变
•   3.1 三维量子电动力学
•   3.2 三维量子电动力学动力学手征对称性破缺和禁闭
•     3.2.1 动力学手征对称性破缺
•     3.2.2 三维量子电动力学中的禁闭
•   3.3 三维量子电动力学中对偶凝聚与解禁闭相变
•   3.4 小结
• 4 强磁场下的强相互作用物质相变
•   4.1 磁催化
•   4.2 反磁催化
•   4.3 NJL模型与磁催化
•   4.4 小结
• 5 总结,讨论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 简历与科研成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 夏永辉

导师: 宗红石

关键词: 核物质对称能,同位旋磁化率,手征相变,解禁闭相变,模型,费米子对偶凝聚,磁催化,临界指数

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京大学

分类号: O572.243

总页数: 91

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