基于手征有效理论的核物质性质的研究

The effective field theories based on the breaking of some symmetries of underlying QCD has become widely used effective methods in the study of hadron physics. With the development of the terrestrial experiments and astronomical observations, we can expect to obtain more information of the nuclear matter under extreme conditions. In this proposal, we are planning to study the nuclear matter properties, with special emphasize of the (partial) restoration of some symmetries such as the chiral symmetry and scale symmetry, the nuclear matter density dependence of the nucleon mass, the equation of the state relative to the neutron stars and the behaviors of the heavy hadrons in nuclear matter, by using the effective field theories, with respect to the effect of the fluctuations of hadrons and using some nonperturbative technics. With respect to the progresses of the experiments, we expect our study can deep our understanding of the (partial) restoration of the chiral and scale symmetry, the origin of mass in the real world, properties of nuclear force in medium and the properties of the heavy flavor nuclei.

基于基本QCD破缺(隐藏)的对称性建立起来的有效场理论已经被广泛接受为处理强子物理问题的有效方法。随着地面实验及天文学观测的发展，我们有可能得到更多的极端条件下核物质的性质。本项目计划利用强相互作用的有效场理论、考虑到强子的涨落效应并采用一定的非微扰方法来系统的研究（致密）核物质的性质，主要集中于研究核物质中的对称性模式（包括手征对称性、标度对称性等）的变化、核子质量对物质密度的依赖、与中子星相关的物态方程以及核物质中重强子性质的变化。结合相关的实验进展，我们期望本项目对理解手征对称性与标度对称性的（部分）恢复、自然界质量的起源、核力的基本性质以及“重味核”的性质等粒子物理和核物理中的基本问题有所帮助。

基于QCD破缺（隐藏）的对称性建立起来的有效场理论已经被广泛接受为处理强子物理问题的有效方法。本项目利用有效场理论，结合地面核物理实验及致密星观测和引力波探测的进展，开展极端条件下核物质性质的研究。研究成果总结如下：（1）给出了QCD的非微扰反常量纲的范围，解释了超许可的Gamow-Teller 跃迁中gA淬火问题，指明了核物质中从低密度到高密度区域标度对称性的实现方式；（2）利用（1+2）维手征口袋模型将一个味道的重子描述为量子霍尔液滴，建立了拓扑场论和夸克-强子连续性的新关系，进而在致密核物质中分析了一个味道和两个味道的拓扑场论的关系；（3）构造了中子星的赝共形模型并分析了拓扑变化对可观测量引力波的影响；（4）从基本QCD推导了重-轻介子有效理论，指明了夸克凝聚对有效理论低能常数的影响，研究了含有两个重夸克的四夸克态的贡献。相关成果在主要学术期刊发表论文14篇（含Phys.Rev.Lett.2篇，Prog. Part. Nucl. Phys. 1篇），出版英文专著一部。