夸克胶子等离子体：从大爆炸到小爆炸

封面......Page 1
标题......Page 3
版权......Page 4
目次......Page 14
索引 421......Page 0
1.1 QCD 渐近自由和退禁闭......Page 23
1.3 夸克胶子等离子体的产生......Page 26
1.4 在哪里可以找到夸克胶子等离子体......Page 28
1.5 相对论重离子碰撞产生 QGP 的信号......Page 31
1.6 相对论重离子碰撞实验纵览......Page 33
1.7 自然单位和粒子数据......Page 36
第1部分 夸克胶子等离子体的基本概念......Page 37
2.1 QCD 经典作用量......Page 38
2.2 QCD 量子化......Page 40
2.3 QCD 重整化......Page 43
2.3.1 跑动耦合常数......Page 44
2.3.2 渐近自由的更多内容......Page 46
2.4.1 手征对称性......Page 48
2.5 QCD 真空性质......Page 49
2.6.1 袋模型......Page 51
2.6.2 势模型......Page 52
2.6.3 NJL 模型......Page 53
2.6.5 QCD 求和规则......Page 54
2.6.6 格点 QCD......Page 55
习题......Page 56
第3章 夸克强子相变的物理......Page 59
3.1 热力学的基本知识......Page 60
3.2 无相互作用系统......Page 63
3.3 强子弦和解禁闭......Page 64
3.4 强子的渗析......Page 65
3.5 袋模型的状态方程......Page 66
3.6 Hagedorn 极限温度......Page 69
3.7 状态方程的参数化形式......Page 71
3.8 格点状态方程......Page 72
习题......Page 75
第4章 有限温度场论......Page 77
4.1 Z 的路径积分表示......Page 78
4.2 黑体辐射......Page 80
4.3 有限 T 和μ的微扰理论......Page 82
4.3.1 自由传播子......Page 83
4.3.2 顶角......Page 84
4.3.3 费曼规则......Page 85
4.4 实时格林函数......Page 86
4.5 高温零化学势的胶子传播子......Page 88
4.6 高温零化学势的夸克传播子......Page 94
4.7 HTL重求和......Page 95
4.8 压强的微扰计算——展开到 O(g5)......Page 97
4.9 O(g6) 贡献的红外问题......Page 99
4.10 QED 等离子体中的德拜屏蔽......Page 101
4.11 QED 等离子体的 Vlasov 方程......Page 103
4.12 QCD 等离子体的 Vlasov 方程......Page 105
习题......Page 106
5.1.1 Wilson 线......Page 110
5.1.2 格点上的胶子......Page 112
5.1.3 格点上的费米子......Page 113
5.1.4 格点配分函数......Page 116
5.2 Wilson 圈......Page 117
5.3 强耦合展开和禁闭效应......Page 119
5.4 弱耦合展开和连续极限......Page 120
5.5 蒙特卡罗模拟......Page 122
5.5.1 重味夸克和反夸克之间的势......Page 124
5.5.2 轻夸克的质量谱......Page 125
5.6 有限温度的格点 QCD......Page 127
5.7 Nf=0 的 QCD 禁闭—解禁闭转变......Page 129
5.8 Nf=0 情况的相变级次......Page 132
5.9 动力学夸克的影响......Page 133
5.10 有限化学势的影响......Page 134
习题......Page 135
6.1 热密物质中的 ......Page 138
6.1.2 低温展开......Page 139
6.2 NJL 模型......Page 140
6.2.1 T=0 时的动力学对称性破缺......Page 142
6.2.2 T≠0 时的对称性恢复......Page 144
6.3.1 相变级次......Page 145
6.3.2 二级相变......Page 147
6.3.3 三次方相互作用导致的一级相变......Page 149
6.3.4 六次相互作用下的三相临界行为......Page 150
6.4 空间非均匀性和关联......Page 153
6.5 临界涨落和 Ginzburg 区域......Page 154
6.6 重整化群和ε展开......Page 156
6.6.1 4—ε维度下的重整化......Page 157
6.6.2 跑动耦合常数......Page 158
6.6.3 顶角函数......Page 159
6.6.4 顶角函数的重整化群方程......Page 160
6.7 βi的微扰演化......Page 161
6.8.1 量纲分析和重整化群方程的解......Page 162
6.8.2 重整化群的流......Page 163
6.9.1 临界点的标度律......Page 166
6.9.2 临界点附近的标度律......Page 167
6.10 磁物态方程......Page 168
6.11 不动点的稳定性......Page 170
6.12 O(N) 对称的 φ4 模型的临界指数......Page 171
6.13 有限温度下 QCD 的手征相变......Page 172
6.13.1 QCD 的朗道泛函......Page 173
6.13.2 没有轴矢反常的无质量 QCD......Page 174
6.13.3 有轴矢反常的无质量 QCD......Page 175
6.13.4 轻夸克质量的效应......Page 177
6.13.5 有限化学势的效应......Page 178
习题......Page 180
7.1.1 零温时的 QQ 谱......Page 183
7.1.2 T≠0 时的 QQ......Page 185
7.1.3 高温时粲夸克偶素的压低......Page 186
7.1.4 格点 QCD 中 Polyakov 线的关联......Page 187
7.2.1 零温时的 qq 谱......Page 189
7.2.2 有限温度时的 Nambu—Goldstone 定理......Page 190
7.2.3 维里展开和夸克凝聚......Page 191
7.2.4 低温π介子......Page 192
7.2.5 低温时的矢量介子......Page 194
7.3 用格点 QCD 研究介质内的强子......Page 195
7.4 来自热密物质的光子和双轻子......Page 197
7.4.1 光子产生率......Page 198
7.4.2 双轻子产生率......Page 199
习题......Page 200
第2部分 天体物理中的夸克胶子等离子体......Page 203
8.1 宇宙大爆炸的观测证据......Page 204
8.2.1 Robertson—Walker 度规......Page 208
8.2.2 哈勃定律和红移......Page 209
8.2.3 视界距离......Page 210
8.3.1 爱因斯坦方程......Page 211
8.3.2 临界密度......Page 212
8.3.3 弗里德曼方程的解......Page 213
8.3.5 宇宙的年龄......Page 215
8.4 宇宙的热历史：从夸克胶子等离子体（QGP）到宇宙微波背景辐射（CMB）......Page 217
8.5 原初核合成......Page 220
8.6 再论早期宇宙 QCD 相变......Page 222
8.6.1 t＜t1 （T＞Tc）......Page 224
8.6.3 t＞tF （T＜Tc）......Page 225
习题......Page 226
第9章 致密星......Page 228
9.1 中子星的特性......Page 229
9.2 牛顿致密星......Page 231
9.2.1 白矮星......Page 232
9.2.2 中子星......Page 234
9.3.1 致密星的最大质量......Page 235
9.3.2 Oppenheimer—Volkoff 方程......Page 237
9.3.3 史瓦西均匀密度星......Page 238
9.4.1 中子星物质和超子物质......Page 239
9.4.2 u, d 夸克物质......Page 241
9.4.3 u, d, s 夸克物质......Page 242
9.5 夸克—强子相变......Page 243
9.5.1 核物质以及中子物质的状态方程......Page 244
9.5.2 夸克物质的状态方程......Page 245
9.5.3 稳定的奇异物质......Page 248
9.6 夸克物质相变......Page 249
9.7.1 中子星的质量—半径关系......Page 250
9.7.2 奇异夸克星......Page 251
9.8 高密物质的各种相......Page 252
习题......Page 253
第3部分 相对论重离子碰撞中的夸克胶子等离子体......Page 255
10.1 核阻止本领和核穿透性......Page 256
10.2 碰撞的时空图像......Page 258
10.3 中心平台和碎裂区......Page 261
10.4 极端相对论核—核碰撞的演化史......Page 262
10.5 重离子碰撞的几何学......Page 264
10.6 重离子加速器的过去、现在和未来......Page 267
11.1 多粒子产生的费米和朗道图像......Page 269
11.2.1 完美流体......Page 272
11.2.2 耗散流体......Page 275
11.3 Bjorken 标度解......Page 276
11.3.1 完美流体......Page 277
11.3.2 耗散效应......Page 280
11.4 与观测量的联系......Page 281
习题......Page 283
12.1 经典玻尔兹曼方程......Page 285
12.2 玻尔兹曼 H 定理......Page 288
12.3 经典输运方程的协变形式......Page 289
12.3.2 局域 H 定理和局域平衡......Page 291
12.4 量子输运理论......Page 292
12.4.2 狄拉克方程......Page 293
12.4.3 威格纳函数......Page 294
12.4.4 W(x,p) 的运动方程......Page 296
12.4.5 半经典近似......Page 297
12.4.6 非阿贝尔推广......Page 299
习题......Page 300
第13章 夸克胶子等离子体的形成和演化......Page 302
13.1.1 色弦碎裂模型......Page 303
13.1.2 色玻璃凝聚......Page 304
13.2 迷你喷注的产生......Page 306
13.3 等离子体纵向膨胀及 QCD 相变......Page 310
13.4 等离子体横向膨胀......Page 311
13.5 横动量谱和横向流......Page 313
习题......Page 315
14.1.1 相变探测......Page 317
14.1.2 粒子产额比和化学平衡......Page 318
14.1.3 横动量分布和流......Page 319
14.1.4 各向异性流和状态方程......Page 320
14.1.5 干涉法和时空演化......Page 323
14.1.6 逐事例涨落......Page 325
14.1.7 夸克重组导致的强子产生......Page 327
14.2 QGP 的硬探针诊断：喷注断层扫描......Page 329
14.3.1 Drell—Yan 双轻子产生......Page 332
14.3.2 QGP 中的 J/Ψ 压低和德拜屏蔽......Page 334
14.3.3 热光子和双轻子......Page 336
习题......Page 337
第15章 CERN—SPS 实验结果......Page 339
15.1 相对论重离子加速器......Page 340
15.2.1 单粒子谱......Page 341
15.2.2 集体膨胀......Page 343
15.2.3 HBT 两粒子关联......Page 344
15.3 奇异性产生和化学平衡......Page 346
15.4 J/Ψ 压低......Page 348
15.5 低质量双轻子产额增强......Page 350
15.6 直生光子的测量......Page 351
16.1 RHIC 上重离子加速与对撞......Page 353
16.2 粒子的产生......Page 356
16.3 横动量分布......Page 360
16.4 HBT 关联......Page 362
16.5 热化......Page 363
16.6 方位角各向异性......Page 365
16.7 大横动量强于产额的压低......Page 368
16.8 喷注结构修正......Page 370
16.9 夸克数标度律......Page 372
17.1 相对论重离子碰撞的特征......Page 374
17.2 横能量 ET......Page 376
17.4 强子谱仪......Page 377
17.4.2 通过测量飞行时间进行粒子鉴别......Page 380
17.4.3 通过切伦科夫探测器进行拉子鉴别......Page 382
17.5 轻子对谱仪......Page 384
17.6 光子谱仪......Page 385
17.7 PHENIX：一个大型复合探测器......Page 388
习题......Page 390
附录A 常数与自然单位制......Page 391
附录B 狄拉克矩阵、狄拉克旋量和 SU(N) 代数......Page 394
附录C 泛函、高斯和 Grassmann 积分......Page 398
附录D 弯曲时空与爱因斯坦方程......Page 402
附录E 相对论运动学和变量......Page 410
附录F 散射振幅、光学定理与基本部分子散射......Page 416
附录G 声波与横向膨胀......Page 422
附录H 粒子表......Page 426
参考文献......Page 429