量子色动力学凝聚态物理市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,量子色动力学凝聚态物理,王 群,中国科技大学/近代物理系,.4,1/41,量子色动力学,核力(强作用力)是自然界四种基本力之一 夸克和胶子组成核子，强作用力基本粒子,量子色动力学:,强作用基本理论,基本特征:,夸克禁闭,(没有自由夸克和胶子),(04诺贝尔物理奖),克雷研究所：新千年七大数学物理难题之一,(,1,000,000,),禁闭问题处理，将使我们对核力认识与控制能力有质飞跃,2/41,两种哲学,还原 vs 出现,(Reduction vs Emergence),还原：,出现,(,More Is Different P.W.Anderson,),波粒二相性：粒子起源,波起源，,多粒子体系自组织产生准粒子或元激发,3/41,还原主义和出现主义,QCD,还原主义QCD：,夸克和胶子作为点粒子,出现主义QCD：,QCD凝聚态，夸克和胶子作为准粒子或集体激发，其动力学与真空中不一样,4/41,还原主义和出现主义,弦论,还原主义弦论：,全部基本粒子都是弦激发,出现主义弦论：,各种波动场(光子，狄拉克费米子，引力子)都是弦网凝聚态激发,(X.-G.Wen,),5/41,禁闭解除-夸克物质新物态,压缩,和,加热,核物质能够使夸克解除禁闭,(李政道,1974;Collins&Perry,1975),宇宙中存在夸克物质状态,致密星体内部存在夸克物质,大爆炸最初几秒钟,高密夸克物质,高温夸克物质,6/41,重核碰撞:高温夸克物质,核变成非常扁圆盘,Lorentz收缩因子,g,=100,两核相互穿越,穿越时间 1 fm/c,猛烈横向膨胀,产生高温,最终阶段:,较大致积内冷凝,Au+Au 对心碰撞,40 x10,12,eV 6 micro-Joule,人类听力灵敏度 10,-11,erg=10,-18,Joule,高温：万亿度()，能够把核子溶化,7/41,Recorded Small Bang(,RHIC-STAR),End view of a collision of two 30-billion electron-volt gold beams in the STAR detector at the Relativistic Heavy Ion Collider at Brookhaven National Laboratory,The beams travel in opposite directions at nearly the speed of light before colliding.(Courtesy:Brookhaven National Laboratory),8/41,致密星中低温夸克物质,取自 F.Weber,astro-ph/007155,9/41,解禁闭相变路线图,10/41,11/41,低温夸克物质基态:色超导态,色超导态：夸克之间两两配正确状态,早期历史：Barrois(77),Bailin&Love(84),研究热潮：MIT组(98),Stony Brook组(98)，色味耦合态,色超导态相结构非常丰富,夸克有两个新自由度：颜色和味道,12/41,超导态基本性质,水银超导电性,温度(K),I,类,II,类,磁涡旋,电阻,两个基本长度或能标:,穿透长度:,相干长度:,无耗散性,迈斯纳效应,13/41,能隙-色超导能标之一,无耗散性,:小扰动不足以激发准粒子,14/41,得到了超导态主要尺度或能标-迈斯纳效应穿透长度,使用了一个新方法计算了胶子和光子混合模式(类似于弱电统一理论中光子-W/Z混合),新光子在颜色-自旋耦合相中有质量有电磁Meissner效应，(与以往结论是不一样),自旋为1色超导体是第一类超导体,迈斯纳质量-色超导能标之二,15/41,16/41,17/41,18/41,19/41,20/41,S=0 配对,2-flavor SC(2SC),Bailin,Love(1984),Color-flavor-locking,(CFL),Alford,Rajagopal,Wilczek(1984),21/41,S=1,配对,Polar phase,Schafer(),Color-spin-locking,(CSL),Bailin,Love(1984),Schafer(),22/41,Pair breaking?,不对称配对,rare case,real case,in cold dense quark matter,摘自黄梅汇报,23/41,u,r,u,g,u,b,d,g,d,r,d,b,化学平衡和电中性色中性条件,摘自黄梅汇报,24/41,弱耦合近似下能隙,Son(1999);Pisarski,Rischke();Brown,Liu,Ren();,Rischke,Wang(),Depending on phases,Characteristic,of CSC,25/41,能隙(结果),2SC,CFL,CSL,polar,spin,0,0,1,1,1,0.57,0.57,Two-gap structure breaks BCS-ratio,Exponential suppression factor in CSL from angular integral,(Zero temperature)(transition temperature),Schmitt,Wang,Rischke,PRD(),26/41,Mixing of gluon and photon in CSC,New electric charge and,8th color charge,New photon and gluon,New coupling constant,光子与胶子迈斯纳质量,27/41,与弱电模型比较,28/41,计算方法,Nambu-Gorkov basis:Calculate polarization tensor,diagonalization,29/41,30/41,Rotated photon can penetrate into 2SC and CFL:no EM Meissner effect,Rotated photon in CSL phases has a non-vanishing mass:EM Meissner effect,Since ,in weak couplings,spin-1 color-superconductor(CSL or polar phase)a type-I superconductor,迈斯纳质量：结果总结,Schmitt,QW,Rischke,PRL(),31/41,色超导与电超导比较,32/41,强耦合与弱耦合色超导,强耦合(BEC)情形,弱耦合(BCS)情形,33/41,BEC和BCS配对差别,fermionic,bosonic,E,b,T dependence,E,F,dependence,T,independent,E,F,independent,34/41,模型计算结果,能隙和有效化学势,费米子和玻色子数密度,x是BEC-BCS转换参数,x0,BEC区域,Deng,Schmitt,Wang,nucl-th/0611097,35/41,模型计算结果,36/41,费米与玻色量子液体,Atomic systems,Atomic BEC(1995),:,Weakly interacting bose gas,Fermionic atom gas,Condensed matter system,Superconductor(1911),4,He(1937),3,He(1971),High-Tc superconductor(1987),10,21,cm,-3,10,12,cm,-3,1nK,100K,Density,Temp.,To bridge different regimes,Weak interaction to strong interaction,Bosons,to,Fermions and vice versa,37/41,试验装置,Efficient loading into the optical trap:,10,7,thermal atoms,Time Evolution,Absorption images,38/41,新思想:规范场/弦对应,RHIC结果表明QGP是强耦合理想流体，sQGP。,sQGP ，理想流体行为。,高能粒子在sQGP中传输造成能损,粒子产生受到介质影响。,小爆炸膨胀冷却 :,宇宙大爆炸膨胀,强子产生:,星系产生,用AdS/CFT描述,弯曲时空膨胀,与宇宙学关系？,39/41,研究领域特点,低温夸克物质特征研究，重离子碰撞物理,正在成长粒子物理、核物理新领域，与天体物理和凝聚态物理也相关联,40/41,谢谢大家,！,41/41,