热磁背景下的夸克凝聚和相变的反磁催化特性

朱学强,冯笙琴,吴科军

(三峡大学 理学院,湖北 宜昌 443000)

近年来,磁化的夸克物质性质引起了人们的广泛关注.在非中心相对论重离子碰撞中[1-3]、致密磁星中以及早期宇宙中都存在着巨大的磁场[4-6],其中相对论重离子碰撞产生的磁场量级可达1019G，非中心相对论重离子碰撞中产生的磁场随时间衰减很快.尽管真空中磁场随时间衰减极快,但由于产生夸克物质介质对磁场的响应，磁场在QCD(quantum chromodynamics，QCD)介质中可存在较长时间，对碰撞过程中可能产生的夸克胶子等离子体(quark gluon plasma，QGP)的演化起着至关重要的作用[4-6].

在外部磁场的作用下,热夸克物质的行为是由两种不同机制之间竞争结果决定的:① 因朗道能级间隙的出现而导致低能量区对手征凝聚的贡献上升而促进凝聚,即磁催化作用(magnetic catalysis，MC);② 手征对称性的部分恢复对凝聚有抑制的作用,即反磁催化作用(inverse magnetic catalysis，IMC).MC作用表现为临界温度Tc随磁场强度B的增加而增加,而IMC作用则刚好相反.然而,关于相变临界温度Tc对磁场强度B的依赖关系,格点QCD(lattice QCD，LQCD)的计算结果和有效平均场理论的计算结果之间有明显的不同.具体而言,在2+1夸克味和物理π介子质量值下进行的格点计算[7],预测了一种IMC特性,即临界温度Tc随磁场强度B的增加而降低;而有效平均场理论预测是磁催化特性,即临界温度Tc随磁场强度B的增加而增加.

在现有的有效平均场理论中,普遍忽视了QCD渐近自由特性,一般认为耦合常数G为常数,并不随磁场和温度变化.实际上如文献[8]所述：考……