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| 編輯推薦： |
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《量子色动力学物质中的重味夸克》主要研究量子色动力学中重味夸克的相关性质，为继续开展夸克与夸克、夸克与场之间相互作用的研究提供了理论基础。
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| 內容簡介： |
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《量子色动力学物质中的重味夸克》旨在研究量子色动力学物质中的夸克物质。包括研究非相对论量子色动力学理论和胶子传播子的重求和理论，并由此引入了重味夸克之间的相互作用势模型。利用重味夸克之间的单胶子交换模型，可以修正由格点场论得到的夸克-反夸克之间的康奈尔势，计算重味四夸克态内部的双介子分子态间的势能，结果显示其在距离较远时为排斥势，当距离减少到一定值时为吸引势，可以形成束缚态。在考虑夸克物质的密度后，得到了在任意温度和化学势时的胶子自能；在考虑存在均匀常数外磁场后，逐阶验证了弱场展开的沃德恒等式，并研究了**朗道能级近似在沃德恒等式中存在的问题，为后续研究均匀常数外磁场中的热密夸克物质的德拜屏蔽质量奠定了基础。 《量子色动力学物质中的重味夸克》可作为量子色动力学相关领域研究人员的参考用书。
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| 關於作者： |
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黄国俊，本科毕业于中国科学技术大学，保研获得清华大学直博资格，并于2022年于清华大学获得博士学位。博士期间，获得2020年“第十四届QCD相变与相对论重离子物理研讨会”优秀报告二等奖、2020年秋季学期物理系优秀助教称号、2020年清华大学综合优秀二等奖学金、2021年清华大学综合优秀一等奖学金、2022年度清华大学物理系吴有训奖。
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| 目錄：
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第1章 研究背景 1
1.1 有限温度量子场论 2
1.2 相对论重离子碰撞 3
1.3 奇异夸克星与中子星 4
第2章 非相对论量子色动力学 6
2.1 重味夸克有效理论 6
2.2 广义的Foldy-Wouthuysen-Tani变换方法 8
第3章 重味四夸克态与双介子分子势 16
3.1 重味四夸克态色空间量子态构成 16
3.2 重味四夸克态夸克势模型 17
3.3 基态双介子分子态 18
3.4 介子分子态均为基态球形分布情况 20
3.5 小结 23
第4章 热密介质中的胶子自能 24
4.1 引言 24
4.2 能量投影算符方法 25
4.3 单圈胶子自能 28
4.3.1 纯负能态夸克圈图 29
4.3.2 全部正负能夸克圈图贡献的胶子自能 33
4.3.3 胶子圈图与鬼场圈图贡献 35
4.4 应用 36
4.4.1 德拜屏蔽质量 36
4.4.2 高密度极限 39
4.4.3 热力学势 41
4.5 小结 42
第5章 磁场中的规范不变性与屏蔽质量 43
5.1 引言 43
5.2 弱外磁场情况 45
5.2.1 指数衰减的外磁场 45
5.2.2 与施温格传播子比较 47
5.3 胶子自能与Ward-Takahashi恒等式 48
5.3.1 胶子自能的弱场展开 48
5.3.2 一阶弱场展开项 49
5.3.3 二阶弱场展开的Ward-Takahashi恒等式 50
5.4 屏蔽质量 56
5.5 小结 58
第6章 总结和展望 60
6.1 研究总结 60
6.2 研究展望 61
参考文献 63
在学期间完成的相关学术成果 76
致谢 77
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| 內容試閱：
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量子色动力学（QCD）是研究强相互作用的理论，有限温度QCD是研究极端条件下（包括高温、高密、强磁场、强涡旋场等）强相互作用相变（包括色禁闭解除、手征对称性恢复、色超导、UA(1)对称性恢复等）的理论。由于相变是个非微扰问题，QCD的非微扰困难使得处理轻夸克系统有很大的难度，目前主要的理论工具是格点计算。对于由重味夸克构成的系统，一般用非相对论QCD（NRQCD）来处理，该方法理论基础比较坚实，计算也比较可靠。
黄国俊博士的学位论文《量子色动力学物质中的重味夸克》用有限温度QCD研究重味夸克在高温强磁场环境中的性质。这个选题不仅有重要的学术意义，而且对应有现实的物理场景：相对论重离子碰撞产生的新的物质形态------夸克胶子等离子体，其具有自然界最高的温度和最强的磁场。
在介绍了QCD物质与重味夸克的研究现状和研究意义后，国俊的博士学位论文包括四个部分，对应他的四项研究工作。第2章给出了NRQCD的高阶修正项，利用匹配规则计算得到了质量倒数展开的前五阶参数。将前四阶的结果与之前的工作进行了比对，验证并更正了部分参数，而第五阶参数是前人工作中没有的。第3章讨论了奇特重味强子的分子态模型。基于NRQCD并引入包含格点QCD修正的单胶子交换势，计算了四夸克强子中双介子态之间的相互作用势。结果显示，在距离较短时，双介子之间存在吸引相互作用，可以形成束缚态；而超过一定距离后，变为排斥势，四夸克态衰变为两个介子。第4章关注有限温度时发散的处理。将夸克传播子分成正负能两部分，圈图计算中只有正负能传播子构成的圈才会有真空发散。第4章还证明了硬密圈近似的胶子自能是本章计算结果的动量与化学势比值的第零阶展开近似。第5章计算了外磁场中的QCD屏蔽质量。在路径积分的框架下，积分掉轻夸克场，双胶子项系数对动量的第零阶展开可以看作胶子的有效质量，即屏蔽质量。外磁场的贡献是通过轻夸克圈引入的。
一篇好的博士学位论文往往是后学者进入相关研究领域的入门资料。关于QCD相变和极端条件下重味系统的研究目前仍然是高能核物理的关键研究方向之一。我相信，黄国俊博士的学位论文对那些即将进入或正在QCD相变与相对论重离子碰撞这一激动人心的物理领域进行研究的博士生们会有很大的帮助。对于在这一领域工作的研究人员，这篇博士学位论文也会是很好的参考资料，同行们能在其中找到对他们研究有帮助的内容。
庄鹏飞
清华大学物理系
2023年4月25日于清华园
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