手征夸克动力学和唯象模型的一些研究

在极端外部条件下（极高温度、密度，强磁场等）物质形态以及它们之间相变的研究，一直是高能物理研究领域中的重要问题。本项目利用量子色动力学（QCD）唯象理论模型，线性sigma模型，Polyakov loop extended Nambu-Jona-Lasinio（PNJL）模型和孤子口袋模型研究强相互作用物质在高温和高密度下的相变行为，含QCD手征相变和退禁闭相变,同时考虑强磁场对QCD相变的影响。我们将在线性sigma模型中，讨论有限同位旋化学势下pion超流现象，强磁场中手征相变特性地改变；在孤子口袋模型中研究强磁场对退禁闭相变的影响，考虑矢量和标量介子场，讨论核物质和有限核中核子性质的变化；获得有限温度、有限密度下PNJL模型的相图结构，重点讨论高密度情况下的色超导相，讨论两个味道PNJL模型和三个味道PNJL模型的手征孤子，以及有限温度、有限密度下手征孤子的物理性质。

本项目主要研究内容是：在三个味夸克的PLSM模型和PNJL模型中讨论QCD手征对称性相变和退禁闭相变的相互作用和影响，得到完整的QCD相图结构，同时详细研究体系的热力学性质，并与最新的格点QCD结果进行比较。利用Ginzburg-Landau-Wilson相变理论深入研究在有限同位旋化学势密度下QCD相图的拓扑结构，重点讨论了该相图结构的普适性和一般性，并研究该拓扑结构在唯象模型和格点QCD中的映射和实现。这两个方面的研究将使得我们对QCD相变动力学本质有更加深入和全面的理解。从强子相到夸克相的状态方程研究一直是本领域的热点和难点，目前大部分的研究工作都是在强子相采用相对论平均场模型（RMF）或者BHF理论，而在夸克相则普遍用MIT模型或者PNJL模型，然后做拟合，基于手征孤子模型，本项目的研究给出了从强子相到夸克相的统一描述。