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前言 1

第1章 夸克物质的理论基础 1

1.1 温度场论的虚时形式 1

1.1.1 标量场的配分函数 1

1.1.2 费米场的配分函数 4

1.1.3 规范场的配分函数 8

1.1.4 QCD的配分函数 9

1.2 温度场论的实时形式 12

1.2.1 热真空态 12

1.2.2 热传播子 17

1.2.3 热场动力学 19

1.3 实时格林函数的Keldysh表示 22

1.3.1 格林函数的谱函数 23

1.3.2 复时间平面上温度格林函数的生成泛函 24

1.3.3 Keldysh表示 27

1.4 热力学势和有效势的圈图计算 30

1.4.1 热力学势的圈图表示 30

1.4.2 有效势 33

1.4.3 重整化 37

1.5 硬热圈及有效微扰论 38

1.5.1 硬热圈自能 38

1.5.2 有效微扰论 42

1.6 QGP的动力论基础 43

1.6.1 玻尔兹曼动力论 43

1.6.2 QGP的经典动力论方程 44

1.6.3 QGP的量子动力论 46

1.6.4 QGP的半经典动力论 48

1.6.5 有效动力论 49

1.7 过渡到流体力学描述 53

1.7.1 分布函数的矩和矩方程 53

1.7.2 相对论理想流体 54

1.7.3 相对论耗散流体 58

1.8 格点规范理论基础 59

1.8.1 格点上的规范场 59

1.8.2 Monte Carlo模拟 61

1.8.3 格点上的费米子作用量 64

1.8.4 有限温度格点QCD基础 65

1.8.5 引入重子化学势面临的问题 66

第2章 从强子相到夸克胶子等离子体相的相变模型理论 67

2.1 QCD物质相变的序参量 68

2.1.1 Wilson判据和Polyakov圈 68

2.1.2 QCD的手征对称性和手征凝聚 71

2.1.3 夸克库柏对和色超导 74

2.2 QCD物质的相图 75

2.2.1 概述对相图认识的演进 75

2.2.2 μB=0时沿温度轴的两相转变 76

2.2.3 临界结点的位置和相边界 77

2.2.4 强子相——热密环境中的强子物质 78

2.2.5 色超导相中的夸克库柏对 78

2.2.6 Quarkyonic夸克物质相 79

2.2.7 高能重离子碰撞对相图的探测 80

2.3 有限温度下非拓扑孤子模型和退禁闭相变 81

2.3.1 非拓扑孤子袋模型 81

2.3.2 有限温度和密度下F-L模型的有效势 84

2.3.3 全温度区的孤子解与退禁闭相变 89

2.3.4 高温下真空凝聚的解体 91

2.3.5 QGP形成机制 92

2.3.6 基于F-L模型对相图的进一步研究 94

附录 F-L模型的零温有效势与重整化 96

2.4 有限温度和密度下的序参量自洽方程和手征相变 101

2.4.1 模型 101

2.4.2 零温零化学势下的费米子凝聚和自洽方程 102

2.4.3 有限温度和密度下的费米子凝聚和自洽方程 104

2.4.4 有限温度和密度下系统的能量密度和比热 108

2.4.5 结果和讨论 112

附录 两种等价形式的狄拉克方程 112

2.5 有限温度和密度下的手征孤子和手征相变 113

2.5.1 手征孤子模型 113

2.5.2 有限温度下的手征孤子与手征相变 114

2.5.3 手征相变与退禁闭相变的关系 118

2.6 NJL模型的相图和临界行为的不同区域过渡 118

2.6.1 朗道相变理论框架下的NJL模型相图 118

2.6.2 不同临界行为区域的过渡 122

2.6.3 临界指数的Fisher重整化 125

附录 朗道函数的展开式系数 126

2.7 在有限同位旋化学势下相结构的PNJL模型研究 127

2.7.1 有限同位旋密度下的PNJL模型 128

2.7.2 不同μI下三种序参量及相互影响 129

2.7.3 π超流相的介子质量 132

2.7.4 PNJL模型的T-μI相图 134

附录 介子极化函数 136

2.8 相变的Reentrance现象 138

2.8.1 噪声及其关联 138

2.8.2 噪声色关联诱导新的相变现象 139

第3章 有限温度下规范场论的热力学势 143

3.1 热力学势的骨架图展开及重整化 143

3.1.1 场的热力学势及骨架图 143

3.1.2 重整化 150

3.2 虚时温度场论中QED两圈热力学势 154

3.3 实时温度场论中QED两圈热力学势 162

3.4 基于硬热圈重求和理论的QGP热力学势计算 165

3.4.1 纯规范场的两圈有效热力学势 166

3.4.2 包含费米子的QGP有效两圈热力学势 175

3.5 有限温度下的重整化群方程和QCD耦合常数 180

3.5.1 有限温度下的重整化群方程 180

3.5.2 QCD耦合常数随温度的变化 183

第4章 QGP的集体效应 187

4.1 导数展开法 188

4.2 QGP中的非线性本征频移 189

4.2.1 动力论方程和多时标展开的物理含义 189

4.2.2 一级近似和二级近似 190

4.2.3 非线性本征频移 192

4.3 QGP中的非线性朗道阻尼 194

4.3.1 QGP动力论方程的多时标展开 194

4.3.2 线性近似和三波过程 195

4.3.3 非线性朗道阻尼 198

4.4 非线性空间阻尼 204

4.5 QGP中的次带头阶德拜屏蔽 209

4.6 QGP中快速粒子衰减率的自洽计算 212

4.7 QGP热力学势中的屏蔽和阻尼效应 215

第5章 夸克物质中的输运过程 223

5.1 在有限密度热QED黏滞系数的动力论计算 223

5.1.1 计算方法 223

5.1.2 切向黏滞系数 226

5.2 热密QED切向黏滞系数的场论计算 232

5.2.1 基本公式 232

5.2.2 玻色子的贡献 233

5.2.3 费米子的贡献 237

5.2.4 结果与讨论 239

5.3 非阿贝尔Kubo公式 239

5.3.1 广义的Kubo公式 239

5.3.2 从动力论推导非阿贝尔的广义Kubo公式 242

5.4 色扩散和非线性色导率 244

5.4.1 色扩散和色弛豫方程 244

5.4.2 非线性色导率 247

5.5 高温QGP输运系数中的化学势效应 249

5.5.1 有限化学势下QGP中的色输运问题 249

5.5.2 衰减率和化学势效应对QGP中切向黏滞系数的影响 252

5.6 奇异夸克物质的体黏滞与奇异星 255

5.6.1 一种统计模型 256

5.6.2 SQM的体黏滞系数 258

5.6.3 奇异星的极限旋转 263

第6章 强作用物质的介电性质和QGP对外流的响应 266

6.1 核物质的介电函数公式 266

6.2 有限密度条件下ωN？相互作用导致的核物质介电性质 270

6.3 由ρ介子极化引起的核物质的介电函数 275

6.4 核物质介电函数中的混合极化效应 283

6.4.1 混合极化对核子极化流的影响 284

6.4.2 混合极化对介电函数的影响 285

6.5 QGP的非线性介电性质 288

6.5.1 湍动QGP的动力论基础 288

6.5.2 线性介电函数 290

6.5.3 非线性介电函数 292

6.5.4 长波极限 295

6.6 QGP介质对外流的响应 297

6.6.1 QGP对外流的响应方程 297

6.6.2 湍动加速现象 300

6.7 黏滞性QGP的介电函数 304

6.7.1 黏滞性色流体力学方程 304

6.7.2 极化张量Πμν和介电函数εL 306

6.7.3 黏滞性QGP中的尾迹 310

6.7.4 黏滞性QGP中色电磁场的负折射指数 312

参考文献 314