量子色动力学文献综述
摘 要:本文简要介绍了量子色动力学(QCD),量子色动力学是描述夸克间强相互作用力的理论,是建立在非阿贝尔规范对称性的基础上的理论。夸克除自旋量子数以外,还有味量子数和色量子数,味量子数共有6种,色量子数有“红”“黄”“蓝”三种,强相互作用力由色荷产生,通过胶子传播。高能渐近自由和低能区的色禁闭是色相互作用的两个重要特征。QCD物质在一定条件下会发生色禁闭相变和手征相变,经过多年的研究,QCD的相图也比完善了许多,但仍有很多需要研究的地方。
关键词:量子色动力学;QCD;夸克;胶子;强相互作用力;非阿贝尔规范场;相变
- 研究背景
量子色动力学(Quantum Chromodynamics,简称QCD)是由阿德勒、伯约肯在1972年创立的,在知网以及维普中以“量子色动力学”、“QCD”以及“Quantum Chromodynamics”作为关键词进行检索,可以得到国内外文献共229篇,从文献时间来看,检索结果显示国内最早研究相关问题的文献是1978年发表的《量子色动力学中的动力学自发破缺》,近几年对于相关问题的研究逐渐增多。对量子色动力学的研究从上世纪20世纪70年代直到今天,还有很多可以挖掘的地方,对它们的研究是当今高能核物理学的重要课题之一。
在本篇综述中,第一部分将对从强相互作用力以及非阿贝尔规范场理论出发对QCD进行简要的介绍,并阐述渐进自由以及色禁闭的含义;第二部分对量子色动力学的退禁闭相变以及手征相变进行了介绍,并给出了最新的QCD的相图。
- 量子色动力学简介
(一)强相互作用力
原子核由质子和中子组成,质子和中由被称为夸克的更基本的粒子组成,质子和中子被统称为核子,核子之间存在强相互作用力,正是强相互作用力使它们在原子核中紧紧排列。强相互作用力是一种短程力,当两个核子之间相距大约1fm时,强相互作用力表现为极强的吸引力,当距离大于2fm以上时,强相互作用力随着距离的增大极速衰弱,因此,在宏观上是感受不到强相互作用力的;但当距离小于0.7fm是,强相互作用力表现为排斥力,正是这一性质,让原子核能够稳定的存在而不是在强相互作用力的吸引下塌缩,这是夸克之间色相互作用力的一种体现[1]。电磁力与强相互作用力相比,经典作用时间约长107倍,相互作用的典型作用时间是与相互作用强度成反比的,因此强相互作用比电磁相互作用要强得多[2]。
强相互作用力的无量纲耦合常数为
