博士论文-手征相变与退禁闭相变研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 徐甫坤 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵强 |
| 关键词 | 手征相变 退禁闭相变 Dressed Polyakov loop 胶子凝聚 |
| 学位专业 | 理论物理 |
| 中文摘要 | 量子色动力学（QCD）在真空中的非微扰性质主要由手征对称性的自发破缺和颜色自由度的禁闭性质表征。在有限温度和密度下，QCD 会经历相变。在温度和密度 $~(T-\mu)$ 平面上，QCD 相图包含三个主要区域：低温低密区的强子相、低温高密区的色超导 CSC 相以及高温高密区的 QGP 相。手征相变和退禁闭相变是 QCD 在有限温度密度中两类重要的相变过程，并且是 QCD 相结构的核心课题之一。从强子相到夸克物质，系统会经历手征相变和退禁闭相变过程，手征相变对应手征对称性的破缺和恢复过程，退禁闭相变则对应中心对称性的保持与破缺。在 QCD 相图中，手征相变和退禁闭相变确定了相图的主体结构，划分出强子相和夸克物质所属的区域，对它们的学习和研究不仅有助于我们理解强子的内部结构和动力学性质，也有助于我们研究 QCD 物质在低能区的非微扰性质，以及解决夸克模型的疑难，并为进一步的研究起指导性作用。; 我们在 $~N_f=2+1$ 味的 NJL 模型中研究了手征相变和退禁闭相变的性质，并得到了在手征极限和有限夸克质量下相应的结果，我们发现手征相变和退禁闭相变都是与夸克质量相关的，我们以此提出了新的 QCD 相图结构并作了简单的讨论。我们还从动力学的角度研究了胶子在有限温度下的电磁屏蔽效应。通过在纯胶子理论中引入背景场展开，并非微扰地定义胶子的电屏蔽质量和磁屏蔽质量与胶子自相互作用之间的关系，我们得到了胶子的电、磁分量各不相同的屏蔽性质，并初步讨论了退禁闭相变的性质。我们得到的结论与目前的格点计算结果和大家对屏蔽效应的理解图像一致，为从动力学的角度进一步研究退禁闭相变提供了可行的思路。; 基于 $~N_f=2+1$ 味的 NJL 模型，我们研究了手征凝聚在有限温度有限密度下的性质，以及在 dual 型边界条件中定义的 dressed Polyakov loop 的性质。结果显示，在流夸克质量为零的手征极限下，$u,d$ 和 $s$ 夸克具有相同的性质，即它们的手征凝聚和对应的 dressed Polyakov loop 都在相同的温度和密度下发生一级相变，并且手征相变和退禁闭相变具有几乎相同的相变温度。而在只包含 $u,d$ 夸克的 $N_f=2$ 味NJL 模型中，手征相变和退禁闭相变都是二级相变过程。然而，当夸克具有非零的流质量，即上、下夸克质量相同为 $~5.5$ MeV，而奇异夸克具有较大的质量 $~140.$7 MeV时，手征对称性是明显破缺的，相变不再是严格的一级相变过程，而是变成 crossover，并且轻味的上、下夸克不再与奇异夸克同时发生相变，随着重子数密度从低到高以及温度从低到高，轻味的上、下夸克首先发生相变，其次才是奇异夸克的相变。另一方面，手征凝聚表征的相变温度要低于由 dressed Polyakov loop 表征的退禁闭相变温度，直到重子数密度高到一定的时候两种相变才会同时发生。基于上面的结论，我们提出了在有限夸克质量下新的 QCD 相图结构，阐明了手征相变对味道自由度的依赖性，以及退禁闭相变与手征相变的关系及它们对流夸克质量的依赖性。; 严格的退禁闭相变是在重夸克极限即没有自由夸克存在的情况下，在纯规范场论中研究胶子的非微扰性质是个更好的选择，并且目前还没有较好的动力学模型能够描述退禁闭的性质，所以，我们利用胶子凝聚的概念构建了反映胶子屏蔽效应的动力学模型，研究它在有限温度下的性质，并用它讨论退禁闭相变。在非阿贝尔规范场中引入背景场，胶子将获得非微扰的质量，在单圈级近似下可以研究胶子的电、磁分量的屏蔽效应。我们在有限温度情况下引入胶子电、磁分量的二维凝聚，在背景场展开中分别对应胶子的电、磁屏蔽质量，并且非微扰地定义了胶子自相互作用与屏蔽质量的关系，进而得到屏蔽质量在有限温度下的性质。结果显示，在低温情况下，胶子的电磁分量是简并的，并没有显示出什么不同，这与零温量子场论一致；然而，在高温情况下，两个分量不再简并，而是分裂开来，表现出不同的行为。当温度升高到一定程度时，一方面胶子电分量的屏蔽质量随着温度的继续升高而剧增，相应定义的 Polyakov loop 也从 0 剧增到大值 0.8 ，即胶子的电分量从禁闭的变成解禁闭的；另一方面，磁分量没有显著的变化，一直维持在禁闭状态。以上结果标明，非阿贝尔规范场即胶子场的禁闭退禁闭相变是由电分量体现的，胶子的磁分量始终处于禁闭状态，这与大家对色磁禁闭性质的理解一致，并且定性地与格点计算的结论一致。但是我们是从动力学的方法中得到这些结论，一方面说明这里构建的动力学模型抓住了主要的物理性质，另一方面模型提供了研究退禁闭相变的基本视角，为退禁闭相变的动力学研究可以起到指导性的作用。 |
| 学科主题 | 理论物理 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210562]  |
| 专题 | 高能物理研究所_理论物理室_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐甫坤. 博士论文-手征相变与退禁闭相变研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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