量子色动力学的凝聚态物理

1、量子色动力学的凝聚态物理,王 群 中国科技大学/近代物理系 2007.4,量子色动力学,核力(强作用力)是自然界四种基本力之一 夸克和胶子构成核子，强作用力的基本粒子 量子色动力学: 强作用的基本理论 基本特征: 夸克禁闭 (没有自由的夸克和胶子),(04诺贝尔物理奖),克雷研究所：新千年七大数学物理难题之一(1,000,000),禁闭问题的解决，将使我们对核力的认识与控制能力有质的飞跃,两种哲学,还原 vs 浮现 (Reduction vs Emergence) 还原： 浮现 (More Is Different P.W. Anderson)波粒二相性：粒子的起源波的起源，多粒子体系自组织产

2、生准粒子或元激发,还原主义和浮现主义的QCD,还原主义的QCD：夸克和胶子作为点粒子 浮现主义的QCD：QCD的凝聚态，夸克和胶子作为准粒子或集体激发，其动力学与真空中的不同,还原主义和浮现主义的弦论,还原主义的弦论：所有基本粒子都是弦的激发 浮现主义的弦论：各种波动场(光子，狄拉克费米子，引力子)都是弦网凝聚态的激发 (X.-G. Wen, ),禁闭的解除-夸克物质新物态, 压缩和加热核物质可以使夸克解除禁闭 (李政道,1974; Collins Pisarski, Rischke (2000); Brown, Liu, Ren (2000); Rischke, Wang (2002),De

3、pending on phases,Characteristic of CSC,能隙(结果),Two-gap structure breaks BCS-ratio Exponential suppression factor in CSL from angular integral,(Zero temperature) (transition temperature),Schmitt, Wang, Rischke, PRD(2003),Mixing of gluon and photon in CSC New electric charge and 8th color charge New p

4、hoton and gluon New coupling constant,光子与胶子的迈斯纳质量,与弱电模型比较,计算方法,Nambu-Gorkov basis: Calculate polarization tensor,diagonalization,Rotated photon can penetrate into 2SC and CFL: no EM Meissner effect Rotated photon in CSL phases has a non-vanishing mass: EM Meissner effect Since , in weak couplings, s

5、pin-1 color-superconductor (CSL or polar phase) a type-I superconductor,迈斯纳质量：结果总结,Schmitt, QW, Rischke, PRL(2003),色超导与电超导的比较,强耦合与弱耦合色超导,强耦合(BEC)情形,弱耦合(BCS)情形,BEC和BCS配对的差别,fermionic,模型计算结果,能隙和有效化学势,费米子和玻色子数密度,x是BEC-BCS转换参数 x0, BEC区域,Deng, Schmitt, Wang, nucl-th/0611097,模型计算结果,费米与玻色量子液体,Atomic system

6、s Atomic BEC (1995): Weakly interacting bose gas Fermionic atom gas,Condensed matter system Superconductor (1911) 4He (1937), 3He (1971) High-Tc superconductor (1987),1021cm-3,1012cm-3,1nK,100K,Density,Temp.,To bridge different regimes Weak interaction to strong interaction Bosons to Fermions and vice versa,实验装置,Efficient loading into the optical trap: 107 thermal atoms,Time Evolution,Absorption images,新思想:规范场/弦对应,RHIC结果表明QGP是强耦合理想流体，sQGP。 sQGP的 ，理想流体行为。 高能粒子在sQGP中传播导致能损 粒子产生受到介质的影响。 小爆炸的膨胀冷却 : 宇宙大爆炸膨胀 强子产生