夸克物質性質與QCD相變機理

《夸克物質性質與QCD相變機理》是依託中國科學院大學，由彭光雄擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：夸克物質性質與QCD相變機理
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：彭光雄
• 依託單位：中國科學院大學

項目摘要

夸克物質是QCD預言的新物質形態。它可能存在於緻密星內部，也可能在高能重離子碰撞中產生。本項目擬研究緻密星（如中子星、夸克星等）的結構，探索低溫夸克物質的性質。同時，研究重離子碰撞的詳細過程，更深刻理解高溫夸克物質（夸克膠子電漿）的形成和性質。在此基礎上，全面研究QCD相結構，並與一些現代核物理中的前沿問題，如介質中的手征凝聚，退禁閉相變，多夸克態，色超導，核物質對稱能等結合起來進行研究，進一步理解QCD 相變的機理。理論上發展描述夸克禁閉的方法，建立重離子碰撞的更有效部分子動力學模型，探討AdS/CFT對偶原理在夸克物質相關領域的套用，實驗上尋找QCD相變信號和臨界區域。用天文觀測結果和重離子碰撞實驗數據結合起來限制模型參數，使所得到的理論結果能夠更符合實際。期望推動緻密星和重離子碰撞物理的研究，加深對強相互作用規律和物質新形態的認識。

結題摘要

夸克禁閉與相變是強相互作用的基本特徵，對於強作用物質理論與套用都具有特別重要意義。本項目研究夸克物質性質與QCD相變機理及相關核物理前沿問題。我們發展了增強型微擾QCD模型、多相輸運模型，以及全息對偶方法，並套用於研究緻密星結構和重離子碰撞。我們發現，同時考慮夸克間的禁閉和微擾相互作用，或者考慮夸克質量的同位旋相關性，可以使夸克物質的狀態方程變硬，從而能夠支撐約2倍太陽質量的奇異星，與最新的天文觀測數據一致。我們率先得到了夸克物質手征渦導率的高階修正（從而刷新了過去認為不存在高階修正的看法），並自洽解釋了磁催化和反磁催化效應，即在弱耦合時BEC凝聚的臨界溫度隨外磁場增強而升高，但在強耦合而電場較弱時會出現反磁催化現象。利用錫核同位素的中子皮厚度數據以及一系列重核同位素對的結合能差的實驗數據，我們首次對交叉密度處對稱能的大小和斜率給出了精確約束，並利用得到的對稱能在低密（亞飽和密度附近）時的行為對嚴格約束約束對稱能的高密行為，同時將核物質對稱能概念推廣到夸克物質。與習慣上認為的事件平面去相關性（即不依賴於贗快度）不同， 我們發現，前向和後向贗快度區域重建的第三階事件平面是反關聯的, 而且贗快度較大時這種效應尤其明顯。