强磁场中的QCD相变与致密星相关问题的研究

The study of QCD phase transition and quark matter in a strong magnetic field is helpful to deepen the understanding of the strong interaction and the knowledge of the QCD diagram. This project aims at studying the conditions of QCD chiral phase transition and deconfinement transiton influenced by a strong magnetic field. Base on the running coupling constant derived from the Lattice QCD data, we will interpret the relation between the transition temperature and the magnetic field strength. In addition to the scalar coupling and instanton induced 't Hooft interactions, we will consider the spin condensate interaction to investigate the QCD matter in a strong magnetic field. We will study the color-flavor-spin structure of the cooper pair gap limited by the magnetic field. Through the investigation of the stability and the equation of states for the hadron matter at low densities and the quark matter at high densities in a strong magnetic field, we try to account for the mass-radius relation of compact stars with two solar masses.

强磁场下QCD相变和夸克物质的研究有助于人们加深对强相互作用的理解和对QCD相结构的认识。本项目拟利用NJL模型和PNJL模型研究强磁场环境对QCD手征相变和夸克解禁闭相变条件影响。结合格点QCD数据给出的跑动耦合常数，我们拟从理论上解释QCD相变温度随磁场的变化关系。除标量耦合和瞬子诱导的作用外，我们拟讨论强磁场下包含自旋凝聚作用的QCD物质性质，研究强磁场对色超导物质库珀对能隙色-味-自旋结构的限制。通过研究强磁场下的低密度强子物质和高密度夸克物质的稳定性和状态方程来解释两倍太阳质量致密星的质量半径关系。

我们利用Nambu-Jona-Lasinio模型和Polyakov扩展模型研究了强磁场下QCD手征相变和退禁闭相变。结合格点QCD数据拟合得到的跑动耦合常数，我们解释了QCD手征相变反磁催化效应。我们发现除了手征相变的序参量外，QCD手征相变温度可以通过夸克数密度、声速、纵向压缩系数的行为来确定。同时我们证明了非零的夸克反常磁矩不仅可以导致反磁催化效应，还可以使手征平滑过渡转变为一级相变。进一步，我们利用正比于手征凝聚平方的夸克反常磁矩研究了零温度下的手征恢复临界化学势，发现磁催化和反磁催化效应明显依赖反常磁矩标度。在研究强磁场对色超导物质库珀能隙的影响中，发现库珀能隙主要依赖双夸克耦合作用。通过引入致密星的空间非均匀强磁场，我们根据状态方程稳定条件导出夸克星的最大中心磁场大小，色味锁定物质比普通夸克物质可以承载更强磁场，而且该值随双夸克耦合强度的增加有略微增大的趋势。这些工作有助于推动极端条件非微扰QCD的研究。