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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εL306

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