夸克物质性质与QCD相变机理

夸克物质是QCD预言的新物质形态。它可能存在于致密星内部，也可能在高能重离子碰撞中产生。本项目拟研究致密星（如中子星、夸克星等）的结构，探索低温夸克物质的性质。同时，研究重离子碰撞的详细过程，更深刻理解高温夸克物质（夸克胶子等离子体）的形成和性质。在此基础上，全面研究QCD相结构，并与一些现代核物理中的前沿问题，如介质中的手征凝聚，退禁闭相变，多夸克态，色超导，核物质对称能等结合起来进行研究，进一步理解QCD 相变的机理。理论上发展描述夸克禁闭的方法，建立重离子碰撞的更有效部分子动力学模型，探讨AdS/CFT对偶原理在夸克物质相关领域的应用，实验上寻找QCD相变信号和临界区域。用天文观测结果和重离子碰撞实验数据结合起来限制模型参数，使所得到的理论结果能够更符合实际。期望推动致密星和重离子碰撞物理的研究，加深对强相互作用规律和物质新形态的认识。

夸克禁闭与相变是强相互作用的基本特征，对于强作用物质理论与应用都具有特别重要意义。本项目研究夸克物质性质与QCD相变机理及相关核物理前沿问题。我们发展了增强型微扰QCD模型、多相输运模型，以及全息对偶方法，并应用于研究致密星结构和重离子碰撞。我们发现，同时考虑夸克间的禁闭和微扰相互作用，或者考虑夸克质量的同位旋相关性，可以使夸克物质的状态方程变硬，从而能够支撑约2倍太阳质量的奇异星，与最新的天文观测数据一致。我们率先得到了夸克物质手征涡导率的高阶修正（从而刷新了过去认为不存在高阶修正的看法），并自洽解释了磁催化和反磁催化效应，即在弱耦合时BEC凝聚的临界温度随外磁场增强而升高，但在强耦合而电场较弱时会出现反磁催化现象。利用锡核同位素的中子皮厚度数据以及一系列重核同位素对的结合能差的实验数据，我们首次对交叉密度处对称能的大小和斜率给出了精确约束，并利用得到的对称能在低密（亚饱和密度附近）时的行为对严格约束约束对称能的高密行为，同时将核物质对称能概念推广到夸克物质。与习惯上认为的事件平面去相关性（即不依赖于赝快度）不同， 我们发现，前向和后向赝快度区域重建的第三阶事件平面是反关联的, 而且赝快度较大时这种效应尤其明显。