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1、從強(qiáng)子物質(zhì)到夸克物質(zhì)的平滑過渡和sQGP的結(jié)構(gòu)許明梅,喻梅凌,劉連壽華中師范大學(xué)粒子所第十屆全國粒子物理學(xué)術(shù)會議2008-04-27南京報(bào)告人:許明梅背景介紹QCD的平滑過渡sQGP的結(jié)構(gòu)(其中包括一部分剛完成的后續(xù)工作)討論與展望發(fā)表在PRL100,092301(2008)1背景介紹(1)實(shí)驗(yàn)方面,RHIC實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)耦合的夸克膠子等離子體(sQGP);(i)觀察到了夸克自由度;(ii)所發(fā)現(xiàn)的夸克物質(zhì)處于粘滯性極低的流體態(tài)。sQGP的微觀結(jié)構(gòu)?1974年,李政道等人預(yù)言:高能重離子碰撞能改變真空的性質(zhì),生成QGP。推動了相對論重離子
2、碰撞的理論和實(shí)驗(yàn)研究。這些結(jié)論是根據(jù)所觀察到的物質(zhì)的整體行為,特別是橫向方位角分布得出的2(2)理論方面:格點(diǎn)QCD預(yù)言:RHIC能區(qū),位于平滑過渡區(qū)(crossover);平衡過渡得到的夸克物質(zhì),在強(qiáng)耦合。(b)重子化學(xué)勢為零時(shí),相互作用強(qiáng)度隨溫度的變化。(a)格點(diǎn)QCD關(guān)于強(qiáng)相互作用物質(zhì)的相圖。高溫下發(fā)生平滑過渡,這已經(jīng)被格點(diǎn)QCD計(jì)算可靠地得到了。平滑過渡的微觀機(jī)制是什么?平滑過渡與相變的區(qū)別在哪里?仍然是待考慮的問題。3流行的描述碰撞演化的唯象模型--輸運(yùn)模型描述平滑過渡遇到困難困難:違背色禁閉。(a)AMPT模型中部分子和強(qiáng)子占
3、各自多重?cái)?shù)的比例的時(shí)間演化圖。(3)唯象方面:例1:多相輸運(yùn)模型AMPT少量部分子在物理真空中運(yùn)動違反QCD的色禁閉例2:夸克分子動力學(xué)模型qMD目前描述平滑過渡的模型違背了色禁閉這一原則性問題,因而不能成立。這類模型都是基于電磁等離子體平滑過渡機(jī)制的延伸。4電磁等離子體中性原子氣體然而,這一圖象不能延用到QCD,因?yàn)镼CD有不同的真空。平滑過渡的物理圖象?QCD有一條規(guī)則:孤立的帶色荷的個(gè)體在物理真空中有無窮大能量。原子逐個(gè)離子化Physicalvacuum如果這是強(qiáng)子物質(zhì)hadrons平滑過渡到電磁等離子體Physicalvacuum
4、強(qiáng)子逐個(gè)解散成夸克+這一轉(zhuǎn)變過程是逐漸進(jìn)行的,兩相混合,沒有分界面。5描述QCD的平滑過渡的困難QCD有不同的真空態(tài)——微擾真空&物理真空。如何實(shí)現(xiàn)兩種真空之間的轉(zhuǎn)變?就這一問題,我們注意到了另外一種模型——滲濾(percolation),它是一個(gè)幾何模型而不是動力學(xué)模型。6鍵幾何的滲濾模型H.Satz,Nucl.Phys.A642(1998)130兩相鄰強(qiáng)子間成鍵的概率為p當(dāng)一個(gè)無窮大團(tuán)(橫跨左右邊界或上下邊界的團(tuán))形成時(shí),稱系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到新相,系統(tǒng)成為色導(dǎo)體。用鍵連接的強(qiáng)子形成團(tuán)。通過這種方式,從一個(gè)相到另一個(gè)相的平滑過渡就實(shí)現(xiàn)了。不違背
5、QCD的色禁閉。動力學(xué)模型G.Baym,Physica96A(1979)131鍵的動力學(xué)?如何定義成鍵概率p?借用低能核物理中的QuarkDelocalizationandColorScreeningModel中夸克公有化的概念。7夸克的公有化運(yùn)動形成鍵兩強(qiáng)子距離較遠(yuǎn)時(shí),夸克間是禁閉勢,夸克被禁閉在單個(gè)強(qiáng)子內(nèi)部;當(dāng)強(qiáng)子距離靠近時(shí),兩相鄰強(qiáng)子間形成勢壘,夸克可以隧穿勢壘,做公有化運(yùn)動,左邊軌道的夸克有ε的概率跑到右邊軌道;當(dāng)ε=1時(shí),成鍵,兩強(qiáng)子結(jié)合成一個(gè)團(tuán)。鍵=夸克對勢壘的隧穿8(1)我們首次提出了分子型的強(qiáng)子聚集的假定氣體型分子型是實(shí)現(xiàn)
6、一級相變的圖象形成理想氣體,違反了從實(shí)驗(yàn)和格點(diǎn)QCD得到的強(qiáng)耦合QGP的結(jié)論;成為引起平滑過渡和色禁閉相矛盾的根源。作為平滑過渡的圖象形成強(qiáng)耦合的液態(tài)的QGP不違反色禁閉;所得到的QGP是強(qiáng)耦合的流體。9平滑過渡之前所有的強(qiáng)子都連接成一個(gè)大團(tuán),gQGP平滑過渡結(jié)束Tc’平滑過渡開始開始形成無窮大團(tuán)Tc葡萄狀夸克物質(zhì)gQGP是強(qiáng)耦合夸克物質(zhì)sQGP的一種形態(tài)。葡萄狀夸克物質(zhì)Grape-shapeQGP(gQGP)10(2)簡單模型--具有動力學(xué)基礎(chǔ)的滲濾模型(i)鍵的動力學(xué)--勢壘間的隧穿當(dāng)夸克i,j屬于同一個(gè)元胞當(dāng)夸克i,j屬于兩個(gè)相鄰的
7、元胞(a)絕熱近似:S兩個(gè)核子間的距離;(b)μ是模型參數(shù);(c)變分法:ε是表征夸克公有化程度的變分參數(shù),由系統(tǒng)能量變分取極小決定;給定的μS0當(dāng)兩核子間的距離S8、QGP的結(jié)構(gòu)(a)平滑過渡之前;(b)平滑過渡開始;(c)平滑過渡結(jié)束,gQGP開始出現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)成為gQGP平滑過渡形成的sQGP有葡萄狀結(jié)構(gòu)——gQGP。14徑向分布函數(shù):表示找到兩粒子相