相对论重离子碰撞中QCD相图的实验研究

量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相图结构和相变临界点是高能物理理论和实验的研究热点。相对论重离子碰撞是探索QCD相图结构、寻找QCD相变临界点的有力工具。美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC)是目前世界上进行高能重离子碰撞的大型实验装置之一,其中的STAR(Solenoidal Tracker at RHIC)实验致力于高温高密条件下夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma,QGP)性质以及QCD相结构的实验研究。本文着重介绍近年来RHIC-STAR能量扫描实验中运用守恒荷高阶矩和轻核产生寻找QCD相变临界点的研究进展,最后将对高重子密度区QCD相结构的未来研究做出展望。

万亿摄氏度下烹煮夸克汤:核物质相结构和量子色动力学相变临界点的实验研究

高温高密核物质相结构是核物理研究领域的热点和前沿。量子色动力学(QCD)相变临界点的实验确认将是探索核物质相结构的里程碑,具有重要科学意义。为了在这一具有潜在重大发现的研究方向上占据领先地位、取得突破,各国纷纷建造大型加速器以及粒子探测器,开展重离子碰撞实验,其主要目标就是从实验上探索高温高密核物质相结构、寻找QCD相变临界点。文章总结了近年来相对论重离子碰撞中核物质相结构及QCD临界点的实验研究进展,并对未来探索高重子密度区核物质相结构、寻找QCD临界点的重要实验装置做了展望。

量子色动力学在有限温度密度区间的相结构(英文)

本文综述量子色动力学在有限温度密度区间的相结构,包括高密条件下的色超导态和在高温条件下相对论重离子碰撞实验中产生的强耦合夸克-胶子等离子体。我们简要地介绍在相对论重离子碰撞实验中发现强耦合夸克-胶子等离子体的历史,并且讨论用体粘滞系数与熵的比值确定QCD临界点的可能性。对于在高密区域的相结构,我们着重讨论错位配对情况下的非标准色超导态,解释无能隙色超导态的色磁不稳定性、Sarma不稳定性和Higgs不稳定性.

BEST合作组QCD相图研究进展

能量扫描理论合作组(Beam Energy Scan Theory Collaboration,BEST)的目标是建立一个可以描述美国相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy-Ion Collider,RHIC)上第二期能量扫描实验的动力学框架。该实验有可能找到强相互作用相图上的临界点。本文总结自2016年起,BEST合作组取得重要进展,并对未来探索中高密度区相图做了展望。

利用格点量子色动力学研究手征平滑过渡温度和手征相变温度

回顾了最近关于手征平滑过渡温度和手征相变温度的研究结果。首先给出了在零重子化学势能下的手征平滑过渡温度为156.5(1.5)MeV,其次,给出了在非零重子化学势能下手征相转变曲线的二阶及四阶曲率分别为0.012(4)和0.000(4)。接着讨论了在格点QCD中第一次得到的量子色动力学的手征相变温度。在热力学极限、连续极限及手征极限下,我们得到手征相变温度为132_(-6)^(+3)MeV。

Au+Au重离子碰撞中5～200 GeV碰撞能量下的温度涨落与比热（英文）

使用多相输运(AMPT)模型来研究相对论重离子碰撞中强子物质的比热(CV)与对撞能量的关系以及温度的高阶涨落,并将之与文献[PhysRevC.94.044901]实验数据的比热结果进行了比较。对经历相变的系统,比热(CV)作为表征系统状态方程的热力学量,其值预期在临界点发散。而温度的高阶涨落对相变敏感,比热(CV)和温度的高阶涨落都是适于探测QCD相变和临界点的敏感探针。通过逐个事例的平均横动量(<pT>)来提取有效温度Teff,再通过粒子的有效温度Teff的分布提取出了相应粒子的热容。通过有效温度(Teff)的分布的高阶矩来计算温度的高阶涨落。发现AMPT模型中比热和温度的高阶矩都随温度单调递减。同时还发现在低碰撞能量时,实验数据的比热结果有随能量增加而有一个急速下降,与AMPT模型的走势显著不同。AMPT模型中没有QCD临界点,提供了一个无临界点的参考背景。AMPT模型的计算结果可与实验结果比较作为实验上寻找QCD临界点的参考。