强子相和夸克物质相之间的平滑过渡课件

1、从强子物质到夸克物质的平滑过渡和sQGP的结构许明梅，喻梅凌，刘连寿华中师范大学粒子所第十届全国粒子物理学术会议2008-04-27 南京 报告人：许明梅背景介绍QCD 的平滑过渡sQGP 的结构（其中包括一部分刚完成的后续工作） 讨论与展望 发表在 PRL 100, 092301 (2008)1背景介绍(1) 实验方面，RHIC 实验发现了强耦合的夸克胶子等离子体 (sQGP) ；(i) 观察到了夸克自由度；(ii) 所发现的夸克物质处于粘滞性极低的流体态。sQGP 的微观结构？1974年，李政道等人预言：高能重离子碰撞能改变真空的性质， 生成QGP。推动了相对论重离子碰撞的理论和实验研究。

2、这些结论是根据所观察到的物质的整体行为，特别是横向方位角分布得出的2(2) 理论方面：格点 QCD 预言：RHIC 能区，位于平滑过渡区(cross over)；平衡过渡得到的夸克物质，在 强耦合。(b)重子化学势为零时，相互作用强度 随温度的变化。(a) 格点 QCD 关于强相互作用物质的相图。高温下发生平滑过渡，这已经被格点QCD计算可靠地得到了。平滑过渡的微观机制是什么？平滑过渡与相变的区别在哪里？仍然是待考虑的问题。3流行的描述碰撞演化的唯象模型输运模型描述平滑过渡遇到困难困难：违背色禁闭。(a) AMPT 模型中部分子和强子占各自多重数的比例的时间演化图。(3) 唯象方面：例1：多相

3、输运模型AMPT少量部分子在物理真空中运动违反QCD的色禁闭例2：夸克分子动力学模型qMD目前描述平滑过渡的模型违背了色禁闭这一原则性问题，因而不能成立。这类模型都是基于电磁等离子体平滑过渡机制的延伸。4电磁等离子体中性原子气体然而，这一图象不能延用到QCD，因为QCD有不同的真空。平滑过渡的物理图象？QCD有一条规则: 孤立的带色荷的个体在物理真空中有无穷大能量。原子逐个离子化Physical vacuum如果这是强子物质hadrons平滑过渡到电磁等离子体Physical vacuum强子逐个解散成夸克+这一转变过程是逐渐进行的，两相混合，没有分界面。5描述QCD的平滑过渡的困难QCD 有

4、不同的真空态 微扰真空 & 物理真空。 如何实现两种真空之间的转变？就这一问题，我们注意到了另外一种模型 渗滤 (percolation)，它是一个几何模型而不是动力学模型。6键 几何的 渗滤模型H. Satz, Nucl. Phys. A642 (1998) 130两相邻强子间成键的概率为 p当一个 无穷大团（横跨左右边界或上下边界的团）形成时，称系统转变到新相，系统成为色导体。用键连接的强子形成团。通过这种方式，从一个相到另一个相的平滑过渡就实现了。不违背QCD的色禁闭。动力学模型G.Baym, Physica 96A (1979) 131 键的动力学？ 如何定义成键概率 p ?借用低能核

5、物理中的Quark Delocalization and Color Screening Model中夸克公有化的概念。7夸克的公有化运动形成键 两强子距离较远时，夸克间是禁闭势，夸克被禁闭在单个强子内部； 当强子距离靠近时，两相邻强子间形成势垒，夸克可以隧穿势垒，做公有化运动，左边轨道的夸克有的概率跑到右边轨道； 当=1 时，成键，两强子结合成一个团。键 夸克对势垒的隧穿8(1) 我们首次提出了分子型的强子聚集的假定气体型分子型 是实现一级相变的图象形成理想气体， 违反了从实验和格点QCD得到的强耦合QGP的结论； 成为引起平滑过渡和色禁闭相矛盾的根源。作为平滑过渡的图象形成强耦合的液态的Q

6、GP 不违反色禁闭； 所得到的QGP是强耦合的流体。9平滑过渡之前所有的强子都连接成一个大团，gQGP平滑过渡结束Tc平滑过渡开始开始形成无穷大团Tc葡萄状夸克物质 gQGP 是强耦合夸克物质 sQGP 的一种形态。葡萄状夸克物质Grape-shape QGP (gQGP) 10(2) 简单模型具有动力学基础的渗滤模型(i) 键的动力学 势垒间的隧穿当夸克 i,j 属于同一个元胞当夸克 i,j 属于两个相邻的元胞(a)绝热近似：S 两个核子间的距离；(b)是模型参数；(c)变分法：是表征夸克公有化程度的变分参数，由系统能量变分取极小决定；给定的S0当两核子间的距离 S S0 时，夸克完全公有化

7、。11(ii) 用 S0 来做渗滤模型 每个元胞在离它S0的距离范围内任意找3个元胞与之成键，键把元胞连接成团。定义： ，表示无穷大团出现的概率。Crossover startsCrossover ends12Sharply tends to infinity根据 Sc Sc 决定c ,csQGP turns to wQGPCrossover region根据量纲分析，假设,13sQGP的结构(a)平滑过渡之前； (b)平滑过渡开始； (c)平滑过渡结束， gQGP开始出现。 整个系统成为gQGP平滑过渡形成的 sQGP 有葡萄状结构 gQGP。14径向分布函数：表示找到两粒子相距为 r 的概

8、率。当粒子间没有关联的时候，g(r)=1。gQGP 的液体性质 用径向分布函数研究15由于有化学距离D:Dr定义新的径向分布函数：是考虑到边界效应引入的修正因子。16Start of crossoverEnd of crossoverMiddle stage 第一个高峰反应的是同一个元胞中夸克间的关联； 当温度远小于平滑过渡温度时，除了第一个峰之外，没有看到峰； 靠近平滑过渡的时候，出现了一个鼓包，这个鼓包在Tc时发展成为峰，反映平滑过渡开始时，就出现了短程序； 平滑过渡过程中，出现了越来越多的小峰， 而且关联距离越来越远，表现出降低的粘滞性。T=0.475TcT=0.67TcT=0.80Tc

9、T=0.93TcT=TcT=1.21TcT=1.31TcT=1.39TcBefore crossover17讨论与展望为了使从强子物质到夸克物质的平滑过渡与色禁闭相容，强子应该以分子型聚集。基于这一假定，构建了一个简单模型，这一模型能描述强子物质向sQGP的平滑过渡，及sQGP向wQGP的转变。 并得到了平滑过渡结束与平滑过渡开始的温度比值，及sQGP向wQGP转变的温度与平滑过渡开始的温度比值。模型提供了清楚的sQGP的结构图象(葡萄状gQGP)，以及平滑过渡过程中结构的演化。根据此模型计算了sQGP(gQGP)的径向分布函数g(r)，及平滑过渡过程中g(r)的演化，揭示出gQGP的液态行为。小结：18展望：我们讨论了从低温到高温的平滑过渡。 有必要给出一个统一的动力学模型，既能描述一级相变， 又能描述平滑过渡，并能把临界点的性质描绘出来？T 增大wQGPHG成团平滑过渡开始平滑过渡结束平滑过渡的过程sQGPT 降低平滑过渡的过程TsQGPwQGP反过来，从高温到低温的平滑过渡，需要用温度场论研究。 我们正在继续努力！19谢 谢