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核理论组

                                               

 组长侯德富

 成员(教师):王新年    王恩科    侯德富    李家荣    张本威    张汉中    金猛    肖博文    秦广友

 成员(博后):邢宏喜    庞龙刚    张嘉俊    Anton wiranata    Victor Roy

 成员(博士):陈蔚    罗覃   
刘志全    陈时勇    殷雷    吴妍    陈奇    秦斌

 成员(硕士):
申可明    师玲玲    赵俊盈    蒋昌文    康宵寒    李乐    马国扬    张成    鄢君   
                     舒海涛    徐晨


 学术活动http://conf.ccnu.edu.cn/~theory/seminars.html

 组介绍:


      夸克胶子等离子体(QGP)是在夸克层次上的新物质形态,又称夸克物质。在极端相对论重离子碰撞中,核核反应中巨大的动能被转化为热能,集中在一个核尺寸大小的空间,形成高温和高密的极端条件,普通核物质预计会发生夸克禁闭解除相变,形成夸克物质。研究夸克禁闭解除相变的物理机制,探索夸克物质形成的信号,分析夸克物质的特征和规律,是高能重离子物理学的重大前沿课题。
      我们利用微扰QCD,温度场论,强耦合超弦理论,动力论, 流体力学和相对论输运等理论手段对核物质在高温高密下的性质及QGP相变机制,硬探针信号以及在相对论重离子碰撞的唯象理论等多方面课题进行了系统的研究,已作出不少重要成果,部分理论结果得到国际大型实验合作组的实验证实,为最近在RHIC/LHC实验中发现强耦合的夸克胶子物质提供了重要的理论支持。目前主要研究方向和有:

(1)夸克物质的硬探针信号

      证明QGP形成最重要的一步是从实验数据提取致密物质的性质。高能部分子喷注在QGP形成前很小的时空标度下产生,穿过QGP时和QGP介质发生强相互作用,辐射胶子损失能量,即喷注淬火。由于喷注能量损失的大小与介质的性质密切相关,并可以通过微扰QCD理论进行估算,所以喷注淬火是用来研究QGP物质致密性质的很好工具,因而是QGP硬探针的重要组成部分。
      我们的研究利用微扰QCD中高扭度展开的方法,计算高能部分子在核介子中由于多次散射诱发胶子辐射而导致的能量损失以及由此引起喷注碎裂函数的改变。同时在有限温度QCD理论框架下可以引入细致平衡在喷注能量损失中的效应。由此发展的能量损失理论成为当前世界上常用的4个理论之一。计算表明部分子的能量损失依赖介质中的喷注输运参数,而由此和实验的对比可以确定介质中的胶子密度以及估算切向粘滞系数。在唯象方面,我们的研究在理论上把部分子在物质中的能量损失和碎裂函数与次领头阶微扰QCD相结合,计算在高能重离子碰撞中的大横动量单强子,双强子、直接光子-强子关联以及整体喷注的压低和改变。通过和实验的比较来提取高能核碰撞中QGP的物理性质。

(2)夸克物质的初始涨落与末态关联

      在相对论重离子碰撞过程中寻找夸克胶子等离子体以及研究它的物理性质是当前高能核物理中的前沿课题。而末态强子的关联是这个课题研究的有效手段之一。初态能量密度和流速的涨落、高能喷注与热密介质相互作用而产生的激发波(马赫波)及其本身由集体流而引发的改变、以及夸克胶子等离子体的的输运性质,都会影响末态粒子在动量空间中方位角的非对称分布和关联。我们会利用HIJING、AMPT蒙特卡洛以及其它的模型所给出的初始条件,结合微扰QCD、(1+3)维逐事例粘滞流体力学和Boltzmann输运理论研究高能喷注在热密介质中的传播、喷注和介质作用而产生的激发波的传播以及初态能量密度和流速涨落在快速膨胀的流体中的演化,同时计算这些物理过程所产生的强子方位角非对称分布和关联、探讨怎样区分不同过程产生的末态强子关联、分析初态涨落对喷注淬火的影响,最终试图通过和实验数据比较而确定在相对论重离子碰撞中产生的夸克胶子等离子体的输运性质。

(3) QCD中的小x物理

      量子色动力学预言夸克和胶子的分布函数会随着碰撞能量的增加(x的减小)而呈现指数的增长,从而形成高密度的胶子凝聚态(又被称为彩色玻璃凝聚态(Color Glass Condensate)),并且最终由于胶子再结合而产生高密度胶子饱和的现象。因此对在高能极限下的胶子饱和现象的研究不仅其本身有重要物理价值,而且对于确定重离子碰撞的初始夸克和胶子的分布函数和重离子碰撞实验以及开展关于夸克胶子等离子体的产生的理论计算十分重要。现在正在美国布鲁海汶国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的相对论重离子对撞机(RHIC)上进行的相对论性重离子碰撞实验和在欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)上开始运行的高能质子(或者氘核)-重原子核碰撞实验的最主要目的之一就是研究胶子饱和现象以及探索寻找相关的实验证据。而且,此项研究也是下一代高能物理对撞机电子离子对撞机(EIC)和大型强子电子对撞机(LHeC)的主要研究方向和目标之一。 我们主要是从理论研究的角度针对胶子饱和现象进行更加深入的研究,为在高能实验中寻找胶子饱和现象提供理论指导。

(4) 热密QCD的相结构及强耦合QGP和AdS/CFT

      核物质在高密情况下的相结构是近年来倍受关注的一个物理问题,也是我们的一个主要实验研究方向。在高密QCD的框架下,我们可以系统研究在外磁场下的同位配对色超导。由于非球对称的色超导相系统中不存在电磁Meissner效应,不需要消耗额外的能量去消除超导体内的磁流。 这些非球对称的相有可能在典型的致密星内部夸克密度和磁场下实现,球对称的CSL相并不是同味夸克配对色超导基态。
重夸克偶素态(Quarkonium)压低也是QGP 硬探针的重要组成部分。重夸克势在有限温度下的变化可以告诉我们强子相的禁闭机制和等离子体相的介子熔解,因此是一个重要的物理量。我们根据AdS/CFT对应原理可以研究在有限大的耦合常数下的重夸克势。我们以单圈有效作用量为基础,可以得到强耦合重夸克势强的次领头阶项贡献。我们也将利用AdS/CFT 引力的全息原理得到重夸克势能, 通过求解薛定谔方程可以计算重夸克介子的熔解温度并与格点模拟计算的结果进行比较。
   
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