Diagrama de fase de QCD simplificado

Considere QCD con una sola generación de quarks sin masa (u, d). Esta es probablemente la variante más simple de QCD que tiene alguna relación con el mundo real. La teoría tiene las siguientes simetrías globales exactas:

  • U(1) actuando sobre u y d (número bariónico)
  • U(1) quiral actuando en materia opuesta sobre los quarks levógiros y diestros. Está destruido por una anomalía, por lo que no lo consideraremos más.
  • SU(2) rotación isospín mezclando u y d
  • SU quiral(2). Se rompe espontáneamente
  • Conjugación de carga C
  • Paridad (reflexión espacial) P
  • Inversión de tiempo T

Un equilibrio térmico del modelo se caracteriza por 3 parámetros:

  • Temperatura
  • Potencial químico asociado al número bariónico. Alternativamente, la densidad del número bariónico. Podemos usar C para arreglar su signo
  • Chemical potential associated to isospin. Alternatively, isospin density. It is a vector but using isospin rotation symmetry we can align it along a prescribed axis, so we are left with a positive scalar parameter

Hence, the theory has a 3-dimensional phase diagram

How does the 3D phase diagram look like? Which phases do we have? Which phase transitions? What is the type of each phase transition?

Above a certain temperature T, chiral symmetry is restored. Btw, is this the same phase transition which breaks confinement? Above this T, we can introduce a 4th parameter, namely the chemical potential associated to chiral isospin. I suppose there a certain inequality governing the maximal value of this parameter as a function of the temperature?

How does the 4D phase diagram look like?

Esa es un área de investigación enorme, tal vez puedas reducirla un poco.
Bueno, me contentaría con una lista de fases y transiciones de fase y algunas palabras sobre cada una.

Respuestas (1)

La situación está bien representada en la siguiente imagen muy pictórica.

ingrese la descripción de la imagen aquí

pero este es un campo de estudio muy activo. Es interesante notar que aún no existe una prueba real de la existencia del punto final crítico (CEP, indicado como punto crítico en la figura), tanto desde el punto de vista teórico como numérico. La razón, al menos para los cálculos de celosía, surge del infame problema de los signos. Cuando discretizas la acción del QCD con un potencial químico, esta contribución se vuelve imaginaria. Por lo tanto, se han ideado varias salidas pero, por lo que puedo decir, ninguna se da por aceptada ampliamente. Finalmente, CEP no es realmente un punto crítico sino un punto de cruce. Esto se comporta como un verdadero punto crítico para una transición de fase si se toma masa cero para los quarks y potencial químico cero.

Nota añadida : Justo hoy apareció un artículo de Owe Philipsen exactamente sobre este asunto (ver aquí ). El título es "Estado del diagrama de fase QCD a partir de cálculos de celosía".

Diagrama de fase de QCD simplificado
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