The Phases of Quantum Chromodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Kogut, John B.

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:2004

价格:$ 239.56

装帧:HRD

isbn号码:9780521804509

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• Quantum Chromodynamics
• Particle Physics
• Gauge Theory
• Hadron Physics
• Quark-Gluon Plasma
• Lattice QCD
• Non-Perturbative QCD
• Confinement
• Color Glass Condensate
• Heavy Ion Collisions

强相互作用的迷宫：超越色动力学的边界 引言：探索物质深层结构的宏伟叙事 本书将带领读者进行一场深入、严谨且充满挑战的探索之旅，进入现代粒子物理学中最引人入胜却又最难以驾驭的领域——强相互作用的本质。我们不会止步于对量子色动力学（QCD）标准模型的简单复述，而是着眼于那些使QCD变得如此迷人、又如此难以精确处理的现象和理论框架。本书的核心目标是剖析，在夸克和胶子构成的紧密结合体内部，物质如何组织自身，以及我们现有的工具如何描绘出这些复杂系统的动态。 第一部分：QCD基础的再审视与微观世界的量子图景 我们将从对规范场论的深刻理解出发，但这绝非教科书式的回顾。重点将放在非阿贝尔群 $SU(3)$ 规范理论的结构性特征上，特别是其关键的、反直觉的属性。 1.1 渐近自由的悖论与约束现象的根源： 渐近自由是QCD的基石，它解释了高能或短距离下夸克和胶子如何近似为自由粒子。然而，本书将深入探讨这一特性的数学推导的精妙之处，并立即将其置于更宏大的背景下：夸克-胶子约束（Confinement）。我们将详细考察对约束机制的理论猜想，从格子场论对磁单极子（Monopoles）和弦（Strings）的模拟证据，到经典的拓扑结构（如瞬子 Instantons）在非微扰真空结构中所扮演的角色。我们将讨论 Wilson 环（Wilson Loops）作为约束度量的严格定义，并比较不同理论框架下对约束强度的定量估计。 1.2 手性对称性的破缺与低能物理学的构建： 夸克质量在基本作用中是零（或极小），但我们观察到的强子（如质子和中子）却具有显著质量。这种差异源于自发手性对称性破缺（Spontaneous Chiral Symmetry Breaking, $chi$SB）。本书将超越简单的Nambu-Goldstone玻色子描述，深入探究介质中的手性凝聚体（Chiral Condensate）的性质。我们将分析如何利用有效场论（Effective Field Theory, EFT）——特别是手征微扰理论（Chiral Perturbation Theory, $chi$PT）——来系统地组织和计算低能强子散射和衰变过程中的修正项。这种方法论上的转变，即从微观动力学转向描述集体激发，是理解强子光谱的关键。 第二部分：强子结构的多维视角：从点状粒子到波函数 本书的中心挑战是如何从夸克和胶子描述过渡到我们直接观测到的强子谱。我们探讨的不是简单的“夸克组合”，而是这些复合体系的内部结构。 2.1 强子谱的计算挑战与非微扰方法： 传统的微扰论在高能区域有效，但在描述低质量的强子（如 $ ho$ 介子、 $Delta$ 重子）时完全失效。因此，本书将重点分析计算强子质量和结构所需的非微扰技术。我们将详细评述阶层方程（Bethe-Salpeter Equation）的求解困境，以及如何利用夸克模型（如Dyson-Schwinger方程组, DSEs）来构建一个自洽的、能够再现实验观测到的强子谱的理论框架。我们将探讨DSEs中截断方案（Truncation Schemes）的选择对结果稳定性的影响，并对比其与格子QCD（Lattice QCD）的初步结果。 2.2 强子内部的动量分布：深入的结构函数： 强子的动态性由其内部夸克和胶子的动量分布所决定。本书将侧重于parton分布函数（Parton Distribution Functions, PDFs）的意义，它们描述了在高能碰撞中夸克或胶子携带的平均动量比例。我们将讨论如何通过实验（如深度非弹性散射, DIS）来测量这些函数，以及理论上如何通过被认同的演化方程（DGLAP方程）来描述这些分布函数在不同能标下的演化。此外，我们将引入更精细的描述符，如奇异函数（Generalized Parton Distributions, GPDs）和梦幻函数（Transversity Distributions），它们编码了强子内部的横向运动和自旋信息，是当前理论物理研究的前沿热点。 第三部分：极端条件下的QCD：物质相变的探索 强相互作用的性质在极端温度和/或密度下会发生根本性的转变。本书将专注于探索这些相变，寻找物质的“新形态”。 3.1 夸克-胶子等离子体（QGP）的生成与特性： 在宇宙大爆炸的最初微秒，物质处于QGP状态。本书将详细讨论如何通过重离子碰撞（如RHIC和LHC实验）来重现这种状态。我们不仅关注相变的临界温度和临界点（Critical End Point, CEP），更关注QGP的输运性质。我们将分析流体动力学模型（Hydrodynamics）如何成功地描述了QGP的近乎完美的“流体”行为（低粘滞度-熵比），并探讨如何通过计算微观的散射截面来连接底层的夸克-胶子相互作用与宏观的集体流。 3.2 超高密度下的奇异物质：中子星内部的猜想： 在极端引力坍缩形成的致密星体核心，物质密度可能超过核饱和密度。在这样的超高压力下，夸克可能会被“释放”出来，形成夸克星（Quark Stars）或奇怪物质（Strange Matter）。本书将分析基于Dyson-Schwinger方程或有效理论对这种超冷、超密物质状态的预测。我们将审视夸克物质形成超导态（如颜色超导，Color Superconductivity）的可能性，以及这种状态对中子星结构、振动模式和磁场演化的深远影响。 结论：开放性问题与未来理论架构的展望 本书的最后部分将聚焦于当前QCD研究中尚未解决的核心问题。我们不会提供简单的答案，而是梳理理论物理界正在尝试突破的方向： 非微扰 QCD 的统一框架： 如何构建一个理论上严谨且计算上可行的、能同时描述约束和低能物理的非微扰工具？ 规范/引力对偶（AdS/CFT）的应用： 这种强大的工具在多大程度上能为我们提供关于有限温度和有限密度QCD的洞见？我们如何将此对偶从超对称理论推广到实用的QCD模型？ 高阶修正与精确度： 随着实验精度的不断提高，如何计算并系统地处理高阶圈图修正，以期在未来十年内实现对强子物理的“精密测量”？ 本书是一份对强相互作用领域深度和广度的考察，旨在为那些希望超越标准模型叙事、直接面对物质深层结构复杂性的严肃学习者提供坚实的理论基础和前沿的视角。

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