致密强相互作用物质中强子性质和输运性质

To study hadron and transport properties in dense strong-interaction matter could not only deepen the understanding of fundamental properties of strong interaction and phase structures of strong-interaction matter, but also give insights to researches in atomic nuclei and nuclear stars. The project adopts the non-perturbative continuum quantum field theory approach to QCD, which is Dyson-Schwinger equations (DSEs). The approach has a solid QCD foundation, balances the complexity and applicability, and is free of the sign problem, and thus is perfectly suitable for the study of dense strong-interaction matter. The project plans to study: truncation schemes and model inputs of DSEs, and finite-temperature and finite-density extensions of in-vacuum DSEs; mass spectra, decay and electromagnetic properties, and etc. of in-medium hadrons via bound-state equations involving temperature and density effects; phase structures of dense strong-interaction matter, e.g., phase transitions from hadrons to quark-gluon plasma or color superconductivity, and transport properties of bulk matter after the phase transitions, e.g., electrical conductivities, diffusion coefficients, viscosity coefficients, and etc.

研究致密强相互作用物质中强子性质和输运性质不仅可以加深人们对强相互作用的基本性质、强相互作用物质的相结构的认识，还能为原子核结构、核天体结构和演化的研究提供重要信息。本项目拟采用QCD非微扰连续场论方法—Dyson-Schwinger（DS）方程。该方法具有坚实的QCD基础，能够较好的平衡复杂性与实用性，并且没有有限化学势下的符号问题，因而特别适合用于研究致密强相互作用物质。该项目的研究内容包括：发展DS方程，包括截断方案和模型输入等，并将真空中的DS方程推广到有限温度和有限密度情况；运用有限温度和有限密度下的束缚态方程，研究致密强相互作用物质中强子质量谱、衰变性质和电磁性质等；研究致密强相互作用物质的相结构，例如可能发生的强子态到夸克胶子等离子或色超导态的相变，以及相变后的大块物质的电导率、扩散系数、粘滞系数等输运性质。

研究各种温度和密度条件下的强相互作用物质中强子性质和输运性质是中高能核物理领域的前沿课题。相关成果不仅可以加深人们对强相互作用的基本性质、强相互作用物质的相结构的认识，还能为原子核结构、核天体结构甚至宇宙演化的研究提供重要信息。本项目的研究内容包括两方面：发展所需的非微扰连续场论方法，包括描述强子的束缚态方程，以及提取观测量的关联函数方法等；具体应用到相关的问题中，包括真空中的强子谱和强子结构，伴随相变的强子性质演化和溶解机制等。一方面，我们成功构造了超越最简单近似的QCD两体束缚态方程，系统地描述了介子的基态和激发态，揭示了QCD手征对称性自发破缺效应在强子质量起源方面的重要意义。该结果是近年来强子的束缚态方程方面的重要进展，也为进一步推进媒质中介子和重子性质的研究打下了基础。另一方面，我们利用关联函数的谱分析技术系统研究了各个道的轻介子的性质随温度的演化行为，清晰地展示了强子溶解过程与QCD手征恢复和退禁闭相变的密切关系。该结果将抽象的QCD相变具像化到可观测的强子性质，为相关的相变研究提供了一个重要角度。