核色动力学导论 量子色动力学及其对核子和核结构体系的应用PDF电子书下载

总序 1

前言 3

符号约定 13

第1章 夸克模型与量子色动力学基础 1

1.1 强子的夸克模型 1

1.2 标准模型 4

1.3 量子色动力学 9

1.3.1 QCD拉氏量的定域对称性 10

1.3.2 正则量子化 12

1.3.3 Feynman规则 13

1.3.4 QCD理论的泛函积分表述 14

1.4 QCD拉氏量的对称性 18

1.4.1 BRST对称性 19

1.4.2 Slavnov-Taylor恒等式 20

1.4.3 QCD作用量的整体对称性与守恒定律 21

1.4.4 QCD的能量-动量和角动量 24

1.4.5 QCD的分立对称性 26

1.5 QCD微扰论基础 27

1.5.1 QCD的正规化和重整化 27

1.5.2 重整化群方程 32

1.5.3 复合算符的重整化 35

1.6 量子色动力学的基本特性 37

1.6.1 QCD的渐近自由 37

1.6.2 夸克禁闭 38

1.6.3 手征对称性的自发破缺 39

第2章 规范理论的规范不变性与多点格林函数间的严格关系 42

2.1 量子电动力学（QED）中的对称性变换与Ward-Takahashi（WT）恒等式 43

2.1.1 费米子-玻色子（矢量）顶角的WT恒等式 43

2.1.2 手征变换与轴矢量顶角的WT恒等式 46

2.2 量子色动力学（QCD）中的对称性变换与Slavnov-Taylor（ST）恒等式 47

2.2.1 BRST变换与夸克-胶子顶角的ST恒等式 48

2.2.2 胶子-鬼场顶角的ST恒等式 50

2.2.3 3-胶子耦合顶角的ST恒等式 51

2.2.4 QCD的手征变换与轴矢量ST恒等式 51

2.3 规范理论的横向对称性变换 53

2.4 QED的横向对称性变换与横向的Ward-Takahashi关系 55

2.4.1 横向对称性变换与费米子-玻色子顶角（矢量顶角）的横向WT关系 55

2.4.2 横向手征变换与轴矢顶角的横向WT关系 57

2.4.3 QED中完全的费米子-玻色子顶角函数 58

2.4.4 完全的费米子-玻色子顶角函数至单圈 59

2.4.5 关于非微扰的顶角形式 61

2.5 QCD的横向对称性变换与横向的Slavnov-Taylor关系 62

2.5.1 联系BRST对称性的横向对称性变换 63

2.5.2 夸克-胶子顶角的横向ST关系 63

2.5.3 QCD的横向手征变换与轴矢顶角的横向ST关系 65

2.6 QCD中完全的夸克-胶子顶角函数 67

第3章 轻子-核子深度非弹散射与QCD部分子模型 70

3.1 轻子-核子深度非弹散射与部分子模型 71

3.1.1 电子-核子深度非弹散射 71

3.1.2 中微子-核子深度非弹散射 74

3.1.3 极化的轻子-核子深度非弹散射 75

3.2 核子的夸克分布函数的分类 78

3.3 深度非弹过程与算符乘积展开 80

3.3.1 短距离展开 80

3.3.2 光锥展开 81

3.3.3 深度非弹散射与算符乘积展开 82

3.3.4 重整化群分析 84

3.4 部分子模型与微扰QCD 85

3.5 轻子-核子深度非弹散射的QCD因子化 90

第4章 核子结构的QCD理论 93

4.1 部分子求和规则与核子（核）内夸克、胶子分布的知识 94

4.1.1 满足核子量子数导致的部分子求和规则 95

4.1.2 自旋无关的结构函数与部分子求和规则 96

4.1.3 自旋依赖的夸克部分子求和规则 98

4.2 核子的自旋物理 102

4.2.1 核子自旋结构求和规则 102

4.2.2 QCD角动量算符的微扰演化 106

4.2.3 反常胶子的贡献 108

4.2.4 夸克自旋对核子自旋的贡献：深度非弹散射测量的QCD分析 109

4.2.5 夸克横向性分布与核子张量荷 116

4.2.6 夸克横向性分布的实验探测 118

4.3 推广的部分子分布与深虚康普顿过程 121

4.3.1 推广的部分子分布 122

4.3.2 推广的部分子分布的求和规则 124

4.3.3 深虚康普顿散射（DVCS） 126

4.4 核子质量的QCD结构 128

4.5 核子的电磁形状因子 130

4.5.1 核子电磁形状因子的定义和QCD因子化形式 131

4.5.2 微扰QCD分析 132

4.5.3 核子电磁形状因子的推广的部分子分布参数化模型 133

4.5.4 核子电磁形状因子的格点QCD计算 136

4.5.5 核子电磁形状因子的光锥求和规则计算及实验测量 137

第5章 高能标度下的核子-核子相互作用和原子核 140

5.1 高能核子（强子）-核子（强子）碰撞：Drell-Yan过程 140

5.1.1 非极化的Drell-Yan过程 141

5.1.2 极化的Drell-Yan过程 143

5.2 原子核内的夸克、胶子分布 146

5.2.1 轻子-核深度非弹散射测量与EMC效应 146

5.2.2 核Drell-Yan过程 148

5.2.3 EMC效应的定性解释 148

第6章 QCD非微扰途径：格点QCD 150

6.1 Wilson格点 151

6.2 在格点上的QCD作用量 152

6.3 物理量的格点规范计算 154

6.3.1 禁闭与禁闭势 154

6.3.2 自发手征对称性破缺 155

6.3.3 高温下的手征对称性恢复 156

6.3.4 高温下的退禁闭试验 157

6.3.5 核子的轴荷与张量荷 158

6.3.6 核子中的反夸克成分 160

第7章 Dyson-Schwinger方程途径 164

7.1 QED中的Dyson-Schwinger方程 164

7.2 QCD中传播子的Dyson-Schwinger方程 167

7.3 QCD顶角函数的结构与Slavnov-Taylor恒等式 170

7.3.1 鬼-胶子顶角的结构 171

7.3.2 3-胶子顶角的结构 172

7.3.3 夸克-胶子顶角的结构 173

7.4 QED和QCD理论中的动力学手征对称性破缺 173

7.4.1 QED理论中的动力学手征对称性破缺 173

7.4.2 QCD理论中的动力学手征对称性破缺 178

7.5 夸克和胶子色禁闭机制的方案和研究途径 184

7.5.1 夸克和胶子色禁闭机制方案与研究途径 185

7.5.2 一些禁闭方案和禁闭判据 186

7.5.3 一个简单的禁闭模型 193

7.6 夸克、胶子色禁闭动力学 195

7.6.1 Mandelstam近似下胶子的DS方程解 196

7.6.2 胶子与鬼耦合的传播子的DS方程解 197

7.6.3 胶子、鬼传播子的红外行为与色禁闭&※ 200

7.6.4 色夸克-夸克关联态的禁闭 202

7.6.5 完全的夸克-胶子顶角的非阿贝尔结构与夸克禁闭 204

7.7 有限温度情况的退禁闭与手征对称性恢复 207

7.8 有限密度（化学势）情况的退禁闭与手征对称性恢复 210

7.9 关于QCD相图 214

7.10 关于QCD非微扰相互作用与强子物理的讨论 221

第8章 有效场论途径 224

8.1 泛函积分途径与整体色对称模型 225

8.2 强子化的GCM模型 226

8.2.1 介子-双夸克玻色化 226

8.2.2 GCM模型中的强子 228

8.2.3 GCM模型中的孤粒子 229

8.3 QCD味动力学、NJL模型及夸克-介子有效作用量 232

8.3.1 NJL模型 233

8.3.2 有效夸克-介子作用量 234

8.3.3 低能有效手征拉氏量 236

8.3.4 重子作为有效场的孤粒子 238

第9章 QCD求和规则 239

9.1 QCD求和规则的基本思想 239

9.2 算符乘积展开 241

9.3 计算实例：核子的张量荷计算 241

9.4 QCD胶球的QCD求和规则计算 244

9.4.1 标量胶球的常规QCD求和规则计算 244

9.4.2 瞬子在QCD胶球的QCD求和规则中的作用 247

9.5 光锥QCD求和规则 251

9.6 非微扰真空凝聚和真空磁化率的确定 254

9.7 QCD求和规则途径在强子物理和核物理中的应用 256

第10章 低能标度下的强子、强子-强子相互作用和原子核 259

10.1 低能标度下强子的唯象模型 259

10.1.1 组分夸克模型或夸克势模型 259

10.1.2 “袋”模型 260

10.1.3 非拓扑孤粒子模型 260

10.1.4 1/Nc展开与Skyrme模型 261

10.2 手征孤粒子（Skyrme）模型中的重子态、相互作用与轻核 261

10.2.1 重子的Skyrme孤粒子模型及集体坐标量子化 261

10.2.2 Skyrme孤粒子与重子的非常规反10-重态 263

10.2.3 Skyrme模型中的核子-核子相互作用与氘束缚态 267

10.2.4 Skyrme孤粒子-反Skyrme孤粒子束缚态 270

10.2.5 Skyrme模型中的轻核 271

10.3 组分夸克模型与QCD理论间的联系 274

10.4 夸克模型下强子的定态性质 276

10.4.1 强子的质量 276

10.4.2 强子的定态性质 278

10.4.3 核子内的奇异成分 284

10.4.4 夸克模型下核子的自旋结构 287

10.5 非常规的强子态 292

10.5.1 胶球 292

10.5.2 四夸克态 296

10.5.3 夸克-胶子混杂态 300

10.5.4 五夸克态 302

10.5.5 六夸克束缚态—双重子态 307

10.5.6 核子-反核子束缚态—（q3q-3）重子偶素 308

10.5.7 坡密子与胶球 311

10.6 重子激发态 313

10.6.1 关于N*（1440）和N*（1535）的结构及Δ（1232）的形状 315

10.6.2 搜寻“失踪”的重子激发态 318

10.7 重子-重子相互作用的夸克模型 319

10.8 夸克-介子耦合（QMC）模型与核多体问题 324

10.8.1 夸克-介子耦合（QMC）模型及其作用量 325

10.8.2 QMC模型对核物质的描述及与QHD的联系 327

10.8.3 核物质的饱和性和不可压缩性 330

10.8.4 核介质中的强子质量和性质变化 332

10.8.5 QCD凝聚在核介质中的变化 337

10.8.6 夸克-介子耦合模型对有限核的描述 341

10.8.7 QMC有效作用与常规核物理中的有效核力（Skyrme力）的联系 346

10.8.8 核介质中核子的夸克结构效应的观测 350

10.8.9 结束语 355

参考文献 358

索引 397