有限温度密度时QCD对称性的自发破缺与恢复

论文摘要

本文研究了有限温度密度下QCD对称性的自发破缺与恢复,包含手征对称性恢复和对pentaquarkΘ+的性质和产生截面的影响,以及非对称核物质环境中的同位旋对称性自发破缺及其导致的介子混合现象。首先,我们采用有效的赝标和赝矢NΘ+K耦合来研究手征对称性在媒质中的恢复对Θ+质量和宽度等性质的影响。通过考虑微扰论展开到最低阶的Θ+自能单圈图,利用Θ+传播子的极点来求解其质量和宽度。在我们的理论框架中,手征对称性在媒质中的恢复的效应主要体现在核子质量上。我们发现,随着温度和密度的升高,手征对称性的部分恢复使得Θ+的质量出现下降,宽度出现显著的上升。改变的方式和程度依赖于手征对称性恢复的方式。并且,我们通过关闭手征对称性重新计算Θ+的媒质效应从而证明了手征对称性控制着Θ+在媒质中的行为。我们还发现,对于任意的温度或者密度,假定Θ+为正宇称时得到的质量下降和宽度上升都要比在负宇称的情况下改变得更大。然后,我们考虑了手征对称性在有限温度密度下的部分恢复对于Θ+的一个产生过程的影响。在树图近似下我们计算了光致产生过程γn→Θ+K-的反应截面。我们发现光子的阈能受手征对称性在媒质中的部分恢复的影响而出现很大上升。当光子能量超过阈能,反应截面随着温度密度的升高有较大的增加。最后,我们在两味NJL模型的框架下研究了非对称核物质体系在同位旋对称性自发破缺时的介子混合现象。利用超出平均场的RPA构造出的介子极化函数在超流相中具有不为零的非对角元,新的介子模式为正常的σ介子和π介子的线性叠加,介子之间的这种混合保证了同位旋对称性自发破缺时的Goldstone玻色子的出现。我们发现,随着同位旋化学势的增加,介子之间的混合强度上升很快。为了有助于实验上探测超流相变的信号,我们还计算了介子与夸克之间的耦合常数,这些耦合常数在超流相与在正常相的表现行为差别很大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 背景与综述
• 1.1 量子色动力学
• 1.1.1 渐近自由
• 1.1.2 色禁闭
• 1.1.3 QCD相图
• 1.1.4 相对论重离子碰撞
• 1.1.4.1 时空演化
• 1.1.4.2 QGP信号
• 1.1.5 QCD的研究方法
• 1.1.5.1 格点QCD
• 1.1.5.2 微扰QCD
• 1.1.5.3 有效理论
• 1.2 QCD的对称性
• 1.2.1 色SU（3）对称性
• 1.2.2 手征对称性
• 1.2.2.1 螺旋性和手性
• 1.2.2.2 手征对称性
• 1.2.2.3 对称性的自发破缺与Goldstone模式
• 1.2.2.4 QCD的手征对称性与自发破缺
• 1.2.3 同位旋对称性
• 1.3 有限温度场论介绍
• 1.4 NJL模型介绍
• 1.4.1 NJL模型的拉氏量
• 1.4.2 热力学势和手征相变序参量
• 1.4.2.1 手征极限
• 1.4.2.2 非手征极限
• 1.4.3 NJL模型中的介子模式
• 1.5 研究动机与论文组织
• +的媒质效应'>第2章 Pentaquarkθ⁺的媒质效应
• 2.1 关于Pentaquark的实验和理论
• 2.1.1 关于Pentaquark的实验
• 2.1.2 关于Pentaquark的理论
• +性质的影响'>2.2 手征对称性对θ⁺性质的影响
• 2.2.1 理论框架
• 2.2.2 数值结果和分析
• +产生截面的影响'>2.3 手征对称性对θ⁺产生截面的影响
• 2.3.1 理论框架
• 2.3.2 数值结果和分析
• 第3章 同位旋对称性自发破缺下的介子混合
• 3.1 有限同位旋密度的理论研究
• 3.2 用NJL模型研究有限同位旋密度
• 3.2.1 平均场近似下的热力学势
• 3.2.2 同位旋对称性破缺体系的夸克凝聚
• B-μ_I相图'>3.2.3 T-μ_B-μ_I相图
• 3.3 π超流相的介子混合和耦合常数
• 3.3.1 同位旋明显破缺相中的介子性质
• 3.3.2 同位旋自发破缺相中的介子性质
• 3.4 有限同位旋化学势时的σ→ππ过程
• 第4章 总结与展望
• 4.1 总结
• +性质的影响'>4.1.1 手征对称性对θ⁺性质的影响
• +产生截面的影响'>4.1.2 手征对称性对θ⁺产生截面的影响
• 4.1.3 同位旋对称性
• 4.2 展望
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果