高温高密强相互作用物质性质的研究

对高温高密强相互作用物质性质的研究可以丰富人们对强相互作用物质的相结构及相变的认识，提高对QCD的低能行为、QCD的对称性的自发破缺及恢复等的认识，有助于探讨新的物质形态QGP及强关联QGP的性质，加深人们对早期宇宙演化规律的了解。对Ⅱ型超新星爆发的研究还可以为（惯性约束）热核聚变反应装置中的过程的模拟提供参考信息。. 该项目的研究内容包括：有限温有限密强相互作用物质性质研究中的连续场论方法、有效模型方法；自洽包含温度、密度、流夸克质量、跑动耦合常数等效应的强相互作用物质的状态方程、相结构及相变；夸克胶子禁闭与退禁闭相、强关联夸克胶子相、手征对称及自发破缺相、色超导相等强相互作用物质的性质及显示这些物相和相变的信号，强相互作用物质的性质及相变对致密星体和高能重离子碰撞形成的物质的组分（尤其是区分中子星和夸克星的信号）、性质及演化过程(包括星体物质中的一些反应过程)等的影响。

该项目按原计划开展研究，在强相互作用的性质、强相互作用系统的相变及其观测信号等方面取得一系列进展。我们提出并证明了夸克-胶子相互作用的“反常色磁顶角”（ACM）模型，说明组分夸克具有较大的反常磁矩；提出一个可以统一目前各种模型的胶子模型，说明胶子传播子具有深红外定常的特征，并提出其化学势依赖行为；提出一个解决准粒子模型中与温度、密度相关的零点能发散问题的方案；这些工作为在非微扰QCD框架下研究高温高密强相互作用物质的性质提供了基础。提出一个在无法得知热力学势情况下确定相边界和相变临界终点的方案，由QCD的Dyson-Schwinger（DS）方程方法给出温度和化学势驱动的手征极限下的QCD相变的相图和临界终点及其随夸克禁闭力程变化的行为；提出描述多味夸克系统手征相变的（混合）磁化率判据，给出各种介质因素和内禀因素决定的QCD相图，说明临界终点对流夸克质量和手征道UA(1)反常作用强度等的依赖行为，给出一个手征对称性动力学破缺过程的直观图像。系统研究了QCD真空对于扰动的响应，给出了QCD真空的赝标磁化率、张量磁化率及夸克数磁化率随温度密度变化的行为。利用最大熵方法和QCD的DS方程确定了手征相变临界温度之上的夸克谱密度函数及其性质，利用Bethe-Salpeter方程和Faddeev方程与QCD的DS方程相结合的方法给出一些手征伙伴介子及核子等的屏蔽质量等随温度演化的行为，直接在非微扰QCD层次上说明在临界温度Tc到约1.8Tc的温区内的夸克物质为强关联夸克物质（sQGP）。在有效模型下给出强相互作用系统的重子数、奇异数和电荷等守恒荷的涨落及其关联随温度变化的行为，在DS方程框架下给出夸克物质的整体粘滞系数随温度及化学势变化的行为。这些结果为在实验室中研究QCD相变提供了观测信号。给出高密夸克物质的状态方程和夸克星的质量-半径关系等性质，系统研究了不同组分物质形成的致密星的辐射性质及表面的组分，说明致密脉冲星的最大质量、反常X射线辐射、反常热X射线吸收、磁层活动特性以及星系中心的原初黑洞等可以作为QCD相变的天文和宇宙学观测信号，还提出夸克物质具有固液相变（存在固态夸克星）的信号。我们还在原子核的集体运动模式相变、具有QCD特征的三维QED系统的相变以及全系超导的性质等方面取得进展。基于这些工作成果，在PRL、PRD等重要学术刊物发表论文100多篇。