中国科技大学：夸克物质（PPT讲稿）量子色动力学的凝聚态物理（近代物理系：王群）

量子色动力学的凝聚态物理 王群 中国科技大学/近代物理系 20074

量子色动力学的凝聚态物理 王 群 中国科技大学/近代物理系 2007.4

量子色动力学 核力(强作用力)是自然界四种基本力之 夸克和胶子构成核子,强作用力的基本粒子 量子色动力学:强作用的基本理论 ③(04诺贝尔物理奖) 基本特征:夸克禁闭(没有自由的夸克和胶子) 克雷研究所:新千年七大数学物理难题之一($1,000000 禁闭问题的解决,将使我们对核力的认识与控制 能力有质的飞跃

量子色动力学 • 核力(强作用力)是自然界四种基本力之一 夸克和胶子构成核子，强作用力的基本粒子 • 量子色动力学: 强作用的基本理论 • 基本特征: 夸克禁闭 (没有自由的夸克和胶子) (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) 禁闭问题的解决，将使我们对核力的认识与控制 能力有质的飞跃

两种哲学 还原vs浮现( Reduction vs Emergence) 还原: ○○○ ○○○ °浮现( ore Is different-PW. Anderson)波 粒二相性:粒子的起源→波的起源,多粒 子体系自组织产生准粒子或元激发

两种哲学 • 还原 vs 浮现 (Reduction vs Emergence) • 还原： • 浮现 (More Is Different – P.W. Anderson)波 粒二相性：粒子的起源→波的起源，多粒 子体系自组织产生准粒子或元激发

还原主义和浮现主义的QCD 还原主义的QCD:夸克和胶子作为点粒子 浮现主义的QCD:QCD的凝聚态,夸克和 胶子作为准粒子或集体激发,其动力学与 真空中的不同

还原主义和浮现主义的QCD • 还原主义的QCD：夸克和胶子作为点粒子 • 浮现主义的QCD：QCD的凝聚态，夸克和 胶子作为准粒子或集体激发，其动力学与 真空中的不同

还原主义和浮现主义的弦论 还原主义的弦论:所有基本粒子都是弦的 激发 浮现主义的弦论:各种波动场(光子,狄拉 克费米子,引力子都是弦网凝聚态的激发 (X.-G.Wen,…,)

还原主义和浮现主义的弦论 • 还原主义的弦论：所有基本粒子都是弦的 激发 • 浮现主义的弦论：各种波动场(光子，狄拉 克费米子，引力子)都是弦网凝聚态的激发 (X.-G. Wen, …)

禁闭的解除夸克物质新物态 ◆压缩和加热核物 质可以使夸克解 除禁闭 李政道,1974; 叫③ ● Collins Perry, 1975) 高密夸克物质 ◆宇宙中存在夸克物 质状态 ▲致密星体的内部存在 夸克物质 ▲大爆炸的最初几秒钟 高温夸克物质

禁闭的解除-夸克物质新物态 ◆ 压缩和加热核物 质可以使夸克解 除禁闭 (李政道,1974; Collins & Perry, 1975) ◆ 宇宙中存在夸克物 质状态 ▲致密星体的内部存在 夸克物质 ▲大爆炸的最初几秒钟 高密夸克物质 高温夸克物质

重核碰撞:高温夸克物质 核变成非常扁的圆盘两核相互穿越剧烈横向膨胀 最后阶段 Lorentz收缩因子y=100穿越时间<1 产生高温 较大体积内冷凝 m/c Au+Au对心碰撞→40x102eV~6 micro- Joule 人类听力灵敏度~10uerg=108 Joule 高温:万亿度(10K),可以把核子溶化

重核碰撞:高温夸克物质 核变成非常扁的圆盘 Lorentz收缩因子g=100 两核相互穿越 穿越时间< 1 fm/c 剧烈横向膨胀 产生高温 最后阶段: 较大体积内冷凝 Au+Au 对心碰撞 → 40x1012 eV ~ 6 micro-Joule 人类听力灵敏度 ~ 10-11 erg = 10-18 Joule 高温：万亿度( )，可以把核子溶化 12 10 K

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 lon Collider at Brookhaven national Laboratory, The beams travel in opposite directions at nearly the speed of light before colliding (Courtesy: Brookhaven national TAR Laboratory

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)

致密星中的低温夸克物质 quark-hybrid traditional neutron star N N+0+n npe,μ hyperon conduct neutron star ud.s marks ust color-superconducting strange quark matter 10°gm (u, d, s quarks) 10 g/cm 2sC CFL 2SC+ CFL-K 104g CFL-K CFL- T Hydroger strange star nucleon star R~10k 取自F. Weber, astro-ph007155

致密星中的低温夸克物质 取自 F. Weber, astro-ph/007155

解禁闭相变路线图 mO=<C20o0 Quarks and Gluons Deconfinemer 多 Ial trar Critical point? Q Hadrons Color Super CS Neutron stars conductor? Nuclei Density

解禁闭相变路线图