有限温度有限重粒子数密度条件下矢量介子性质及相变行为的格点量子色动力学研究

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量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)是目前描述强相互作用的一种有效理论,它广泛应用于高能区强相互作用的研究。在低能标条件下,微扰方案不再适用,但我们可以将时空离散化,用定义在格点上的作用量代替连续时空下的作用量和算符,进而可以用蒙特卡洛方法(Monte Carlo)求得非微扰数值解。格点量子色动力学(Lattice Quantum Chromodynamics,LQCD)也是目前唯一从第一性原理出发来解决高能物理的方法,它在连续极限下回归到量子场论,因此在各方面得到了广泛应用。它也与数种研究方法相结合,例如最大熵方法(MEM),谱密度方法(SDM)以及介子谱方程(MSF)等。但以往的研究多数集中于赝标介子和标量介子,而对矢量介子的研究则鲜有涉及。但是随着带电矢量介子凝聚猜想的出现,在有限密度条件下探究矢量介子质量的表现行为很有必要。  本论文从格点量子色动力学理论出发,运用斯塔格作用量(staggered action)及混合蒙特卡洛算法,选取满足有限温度条件的格子24×122×6及裸夸克质量与格点间距乘积的无量纲质量参数ma=0.012,0.015,0.020,并进行热浴过程,在有限温度有限重粒子数密度情况下从同位旋矢量和同位旋标量两个化学势通道下对矢量介子质量、传播子质量以及它们对化学势的依赖程度进行估计,并与以往的成果进行比较。计算结果表明,在有限化学势作用下,矢量介子质量的观测量在不同的通道下会随着化学势的增加有不同的表现行为。具体而言,在同位旋矢量化学势通道下,随着化学势的增加,矢量介子质量的观测量是一直增加的。而在同位旋标量化学势通道下,禁闭区间内化学势增加了介子质量的观测量,夸克胶子等离子态中化学势反而压低了矢量介子质量的观测量。  在本论文中我们还探讨了有限密度条件下描述手征对称的((ψ)ψ)参数在不同通道下的表现行为。有限同位旋化学势对格点QCD不存在符号问题,因此可严格计算。一般而言可采用两种方案:一是在有限化学势下用手征微扰理论,基态是π介子超流;另一种是同位旋化学势很大时采用微扰QCD,此时系统已转变为费米流体。这里我们采用的是前者。计算结果表明,该参数对化学势的一阶导数严格为零,而二阶项在不同通道下均为负值,且在相变点附近绝对值较大。因此,在我们的模拟中,该参数对化学势的依赖将主要取决于二阶项。随着化学势的增加,该参数在同位旋矢量和同位旋标量通道下均有较明显的压低行为,这预示着手征凝聚随化学势增加的压低。
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