QGP在强磁场下的高阶手征效应

Chiral effect is one of the important non-pertubative effects of QCD. QGP is an ideal medium to study such effcts. Strong magnetic field and/or vortical field produced in non-central nuclear-nuclear collision will induce macroscopic currents(including electric current, baryon current and chiral current) in the spots of QGP where there exists axial anomaly. In recent publications, results from Lattice QCD and mean-field approximation implied that the CME coefficient contrains higher-order corrections。 However, we think that the CME theory is non-renormalized with vanishing higher-order contribution. This project wil address this contradictory by computing two-loop Feymann diagrams in a real model and comparing the result with Lattice and mean field calculation. Coleman-Hill theorem plays an important role in discussing higher-order chiral effects. While whether it can be generalized to discuss non vector current-current correlation remains verification. We start from calculating higher-order CVE coefficient, then try to extend the Colemann-Hill theorem in a general way to discuss other chiral coefficients.The study on higher order corrections of chiral effect will help us to get deeper insight into the theoretic structures of CME and CVE, improve the reliability of such theory and play some positive significance on finding chiral signals in the experiment.

手征效应是QCD重要的非微扰效应之一，QGP是研究这种效应的理想介质。在非对心的核核碰撞中产生的强磁场和涡旋场会在QGP中的轴矢量流反常区域内诱导出宏观的流（包括电流、重子数流和手征流），我们称之为手征磁效应（CME）和手征涡旋效应（CVE）。现有文献中，格点和平均场方法的结果与经典结果有偏差，暗示CME可能存在高阶修正，但我们认为CME是一个不可重整的理论，不应该有高阶修正，本项目将用双圈费曼图检验这一矛盾，并与格点和平均场结果对比；Coleman-Hill在讨论手征效应的高阶修正中有重要的作用，但该定理是否能推广用于计算非矢量流-流关联还有待检验，本项目中我们先从具体例子CVE出发，然后尝试给出一个一般性的推广Coleman-Hill定理的方法，用来讨论更多的手征系数。讨论手征效应的高阶修正有助于人们进一步认识手征理论的结构，增加该理论的可靠性，并对实验上寻找手征信

在当前的重离子碰撞实验中，当核-核发生非对心碰撞时，会产生很强的磁场和涡旋场，强场作用在有手征起伏的夸克物质中，会诱导出宏观电流，这就是手征磁效应（CME）和手征涡旋效应（CVE）。讨论手征效应对理解夸克物质的行为，如集体流、相变等有重要的意义。从理论上看，手征效应与系统的拓扑性质有关，一般认为没有高阶修正，但我们的研究指出，这一看法并不完备。事实上，对于CME电流来说，除了拓扑的Chern-Simons项有贡献外，流流关联项也有贡献，而这一项是可能具有高阶修正的。为了验证QCD系统是否真的对CME有修正，我们利用NJL模型计算了与CME有关的两圈图，在Pauli-Villas正规化方案下，发现所有的两圈图的贡献加起来相互抵消，最终CME电流的两圈图修正为0. 这一结果让我们对CME的不可重整化更有信心，也使我们确认了Coleman-Hill定理可以用于讨论有限温度下的流流关联。CVE的高阶修正决定于流-能动张量关联，这种关联形式是否有高阶修正，是否能用Coleman-Hill定理讨论尚不清楚。我们在QED的框架下，画出所有2圈修正的费曼图，并严格计算了它们，发现CVE的两圈图结果并不为0，因此对T^2项有一个不为0的高阶修正，这也证实了Coleman-Hill定理并不能简单的从流流关联推广到流-能动张量关联。综上，在相对论重离子碰撞的实验背景下，我们利用温度场论的方法详细计算了CME和CVE的2圈修正图，发现CME不存在高阶修正，CVE存在高阶修正，Coleman-Hill定理不能简单推广到流-能动张量关联。