核色動力學導論：量子色動力學及其對核子和核結構體系的應用（簡體書）

核色動力學論述構成強作用物質的基本粒子——夸克和膠子的相互作用理論量子色動力學（QCD）如何駕馭夸克、膠子禁閉成核子（強子）、核子束縛在一起組成原子核及核物質演化成強作用物質新形態的動力學，是粒子和核物理研究最具挑戰性的研究領域之一。 本書以量子色動力學為基礎，闡述核子的夸克、膠子結構及其隨能量標度的演化；闡明核子自旋、質量和張量荷的起源；探究夸克、膠子色禁閉及其形成核子（強子）的動力學機制；探索QCD非常規強子態；論述重子一重子相互作用和核多體系統的動力學及核介質中的夸克效應。 第1章介紹量子色動力學基礎。第2章討論規范理論（QED，QCD）中的連續對稱性變換。除了通常的縱向變換外，提出了橫向對稱性變換；論述這些變換導致的縱向和橫向Ward-Takahashi恒等式和Slavnoy-Taylor恒等式，及由此得到的QED和QCD中的完全的相互作用頂角函數。第3章至第5章描述高能標度下的核子結構和性質、核子-核子相互作用和原子核。包括輕子-核子深度非彈散射與QCD部分子模型，推廣的部分子模型，部分子求和規則，核子自旋物理、核子質量的QCD結構，核子的電磁形狀因子，核子-核子碰撞和核的Drell-Yan過程，輕子-核子深度非彈散射和核的EMC效應。第6章至第10章論述低能標度下QCD理論及其對核子（強子）和核結構體系的應用。包括QCD非微擾途徑——格點QCD、Dyson-Schwinger方程、QCD求和規則和有效場論途徑研究，夸克、膠子色禁閉和手征對稱性破缺動力學，低能標度下核子的性質、核子（重子）激發態、非常規強子態，及由QCD有效場論途徑導出的夸克-介子耦合近似圖像應用于重子一重子相互作用和核多體問題的研究。本書可供大學物理系高年級學生、研究生及相關研究人員參考。

總序前言符號約定第1章 夸克模型與量子色動力學基礎 1.1 強子的夸克模型 1.2 標準模型 1.3 量子色動力學 1.3.1 QCD拉氏量的定域對稱性 1.3.2 正則量子化 1.3.3 Feynman規則 1.3.4 QCD理論的泛函積分表述 1.4 QCD拉氏量的對稱性 1.4.1 BRST對稱性 1.4.2 Slavnov-Taylor恒等式 1.4.3 QCD作用量的整體對稱性與守恒定律 1.4.4 QCD的能量-動量和角動量 1.4.5 QCD的分立對稱性 1.5 QCD微擾論基礎 1.5.1 QCD的正規化和重整化 1.5.2 重整化群方程 1.5.3 復合算符的重整化 1.6 量子色動力學的基本特性 1.6.1 QCD的漸近自由 1.6.2 夸克禁閉 1.6.3 手征對稱性的自發破缺第2章 規范理論的規范不變性與多點格林函數間的嚴格關系 2.1 量子電動力學（QED）中的對稱性變換與Ward-Takahashi（WT）恒等式 2.1.1 費米子-玻色子（矢量）頂角的WT恒等式 2.1.2 手征變換與軸矢量頂角的WT恒等式 2.2 量子色動力學（QCD）中的對稱性變換與Slavnov-Taylor（ST）恒等式 2.2.1 BRST變換與夸克-膠子頂角的ST恒等式 2.2.2 膠子-鬼場頂角的ST恒等式 2.2.3 3-膠子耦合頂角的ST恒等式 2.2.4 QCD的手征變換與軸矢量ST恒等式 2.3 規范理論的橫向對稱性變換 2.4 QED的橫向對稱性變換與橫向的Ward.Takahashi關系 2.4.1 橫向對稱性變換與費米子-玻色子頂角（矢量頂角）的橫向WT關系 2.4.2 橫向手征變換與軸矢頂角的橫向WT關系 2.4.3 QED中完全的費米子-玻色子頂角函數 2.4.4 完全的費米子-玻色子頂角函數至單圈 2.4.5 關于非微擾的頂角形式 2.5 QCD的橫向對稱性變換與橫向的Slavnov-Taylor關系 2.5.1 聯系BRST對稱性的橫向對稱性變換 2.5.2 夸克-膠子頂角的橫向ST關系 2.5.3 QCD的橫向手征變換與軸矢頂角的橫向ST關系 2.6 QCD中完全的夸克一膠子頂角函數第3章 輕子-核子深度非彈散射與QCD部分子模型 3.1 輕子-核子深度非彈散射與部分子模型 3.1.1 電子-核子深度非彈散射 3.1.2 中微子-核子深度非彈散射 3.1.3 極化的輕子-核子深度非彈散射 3.2 核子的夸克分布函數的分類 3.3 深度非彈過程與算符乘積展開 3.3.1 短距離展開 3.3.2 光錐展開 3.3.3 深度非彈散射與算符乘積展開 3.3.4 重整化群分析 3.4 部分子模型與微擾QCD 3.5 輕子-核子深度非彈散射的QCD因子化第4章 核子結構的QCD理論 4.1 部分子求和規則與核子（核）內夸克、膠子分布的知識 4.1.1 滿足核子量子數導致的部分子求和規則 4.1.2 自旋無關的結構函數與部分子求和規則 4.1.3 自旋依賴的夸克部分子求和規則 4.2 核子的自旋物理 4.2.1 核子自旋結構求和規則 4.2.2 QCD角動量算符的微擾演化 4.2.3 反常膠子的貢獻 4.2.4 夸克自旋對核子自旋的貢獻：深度非彈散射測量的QCD分析 4.2.5 夸克橫向性分布與核子張量荷 4.2.6 夸克橫向性分布的實驗探測 4.3 推廣的部分子分布與深虛康普頓過程 4.3.1 推廣的部分子分布 4.3.2 推廣的部分子分布的求和規則 4.3.3 深虛康普頓散射（DVCS） 4.4 核子質量的QCD結構 4.5 核子的電磁形狀因子 4.5.1 核子電磁形狀因子的定義和QCD因子化形式 4.5.2 微擾QCD分析 4.5.3 核子電磁形狀因子的推廣的部分子分布參數化模型 4.5.4 核子電磁形狀因子的格點QCD計算 4.5.5 核子電磁形狀因子的光錐求和規則計算及實驗測量第5章 高能標度下的核子-核子相互作用和原子核 5.1 高能核子（強子）-核子（強子）碰撞：Drell-Yan過程 5.1.1 非極化的Drell-Yan過程 5.1.2 極化的Drell-Yan過程 5.2 原子核內的夸克、膠子分布 5.2.1 輕子-核深度非彈散射測量與EMC效應 5.2.2 核Drell-Yan過程 5.2.3 EMC效應的定性解釋第6章 QCD非微擾途徑：格點QCD 6.1 Wilson格點 6.2 在格點上的QCD作用量 6.3 物理量的格點規范計算 6.3.1 禁閉與禁閉勢 6.3.2 自發手征對稱性破缺 6.3.3 高溫下的手征對稱性恢復 6.3.4 高溫下的退禁閉試驗 6.3.5 核子的軸荷與張量荷 6.3.6 核子中的反夸克成分 第7章 Dyson-Schwinger方程途徑 7.1 QED中的Dyson-Schwinger方程 7.2 QCD中傳播子的Dyson-Schwinger方程 7.3 QCD頂角函數的結構與Slavnov-Taylor恒等式 7.3.1 鬼-膠子頂角的結構 7.3.2 3-膠子頂角的結構 7.3.3 夸克-膠子頂角的結構 7.4 QED和QCD理論中的動力學手征對稱性破缺 7.4.1 QED理論中的動力學手征對稱性破缺 7.4.2 QCD理論中的動力學手征對稱性破缺 7.5 夸克和膠子色禁閉機制的方案和研究途徑 7.5.1 夸克和膠子色禁閉機制方案與研究途徑 7.5.2 一些禁閉方案和禁閉判據 7.5.3 一個簡單的禁閉模型 7.6 夸克、膠子色禁閉動力學 7.6.1 Mandelstam近似下膠子的DS方程解 7.6.2 膠子與鬼耦合的傳播子的DS方程解 7.6.3 膠子、鬼傳播子的紅外行為與色禁閉 7.6.4 色夸克-夸克關聯態的禁閉 7.6.5 完全的夸克-膠子項角的非阿貝爾結構與夸克禁閉 7.7 有限溫度情況的退禁閉與手征對稱性恢復 7.8 有限密度（化學勢）情況的退禁閉與手征對稱性恢復 7.9 關于QCD相圖 7.10 關于QCD非微擾相互作用與強子物理的討論第8章 有效場論途徑 8.1 泛函積分途徑與整體色對稱模型 8.2 強子化的GCM模型 8.2.1 介子-雙夸克玻色化 8.2.2 GCM模型中的強子 8.2.3 GCM模型中的孤粒子 8.3 QCD味動力學、NJL模型及夸克-介子有效作用量 8.3.1 NJL模型 8.3.2 有效夸克一介子作用量 8.3.3 低能有效手征拉氏量 8.3.4 重子作為有效場的孤粒子第9章 QCD求和規則 9.1 QCD求和規則的基本思想 9.2 算符乘積展開 9.3 計算實例：核子的張量荷計算 9.4 QCD膠球的QCD求和規則計算 9.4.1 標量膠球的常規QCD求和規則計算 9.4.2 瞬子在QCD膠球的QCD求和規則中的作用 9.5 光錐QCD求和規則 9.6 非微擾真空凝聚和真空磁化率的確定 9.7 QCD求和規則途徑在強子物理和核物理中的應用第10章 低能標度下的強子、強子一強子相互作用和原子核 10.1 低能標度下強子的唯象模型 10.1.1 組分夸克模型或夸克勢模型 10.1.2“袋”模型 10.1.3 非拓撲孤粒子模型 10.1.4 1／Nc展開與Skvrme模型 10.2 手征孤粒子（Skyrme）模型中的重子態、相互作用與輕核 10.2.1 重子的Skyrme孤粒子模型及集體坐標量子化 10.2.2 Skvrme孤粒子與重子的非常規反10-重態 10.2.3 Skyrme模型中的核子-核子相互作用與氘束縛態 10.2.4 Skyrme孤粒子-反Skyrme孤粒子束縛態 10.2.5 Skyrme模型中的輕核 10.3 組分夸克模型與QCD理論間的聯系 10.4 夸克模型下強子的定態性質 10.4.1 強子的質量 10.4.2 強子的定態性質 10.4.3 核子內的奇異成分 10.4.4 夸克模型下核子的自旋結構 10.5 非常規的強子態 10.5.1 膠球 10.5.2 四夸克態 10.5.3 夸克-膠子混雜態 10.5.4 五夸克態 10.5.5 六夸克束縛態——雙重子態 10.5.6 核子-反核子束縛態——重子偶素 10.5.7 坡密子與膠球 10.6 重子激發態 10.6.1 關于N*（1440）和N*（1535）的結構及△（1232）的形狀 10.6.2 搜尋“失蹤”的重子激發態 10.7 重子-重子相互作用的夸克模型 10.8 夸克-介子耦合（QMC）模型與核多體問題 10.8.1 夸克-介子耦合（QMC）模型及其作用量 10.8.2 QMC模型對核物質的描述及與QHD的聯系 10.8.3 核物質的飽和性和不可壓縮性 10.8.4 核介質中的強子質量和性質變化 10.8.5 QCD凝聚在核介質中的變化 10.8.6 夸克-介子耦合模型對有限核的描述 10.8.7 QMC有效作用與常規核物理中的有效核力（Skvrme力）的聯系 10.8.8 核介質中核子的夸克結構效應的觀測 10.8.9 結束語參考文獻索引