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在重子数密度和温度极高的条件下,由于量子色动力学(QCD)是渐进自由的,夸克和胶子成为相关自由度,这样的物质被称为夸克物质。在夸克物质中,某些道的单胶子交换作用是吸引的,也就是说两个夸克之间可能存在吸引相互作用。根据Bardeen-Cooper-Schrieffer’(BCS)机制,低温(T《μ)夸克物质将呈现超导态,即所谓的色超导态。由于夸克具有色、味和自旋等自由度,可能存在不同的配对模式。在本文的第一章,我们详细介绍了这些模式并阐述其形成机制。
另一方面,对色超导夸克物质的研究需要进行QCD计算,然而在密度较低区域QCD尚无可靠描述,为此需要引入有效的唯象模型。在第二、三章,我们主要介绍Nambu-Jona-Lasinio(N儿)模型,它不包含胶子并用四费米子相互作用取代强相互作用,保持了QC9的各种对称性且相对易于计算。在二味和三味NJL模型的框架中,我们给出计算色超导夸克物质性质的例子。
在第四章,我们从理想的色味连锁相出发,在SU(3)味极限附近,给出了一个三味夸克超导体的近似描述。在手征对称性明显破缺的物理影响下,运用NJL模型在平均场层次上研究了两种对夸克态和束缚对夸克态的形成。当夸克之间的相互作用非常强时,我们首次指出了在三色和三味夸克参与BCS配对的环境下,轻味对夸克态发生玻色-爱因斯坦凝聚的可能性。
为了进一步完善这项研究,我们介绍了带有Polyakov圈的NJL模型以及带有轴反常的NJL模型,指出下一步研究的方向。