本書采用專題形式，對量子色動力學(QCD)基礎(chǔ)和有效理論進行了深入介紹，包含QCD基本特點、格點QCD、QCD求和規(guī)則、手征微擾理論、重夸克有效理論、軟共線有效理論和非相對論QCD等，還介紹了多種微擾QCD計算技巧、高能強子碰撞與重味夸克物理中的QCD效應(yīng)以及熱密QCD理論等。內(nèi)容既銜接基礎(chǔ)理論與相關(guān)研究前沿，又有一定的自洽性和相對獨立性，是迅速系統(tǒng)掌握量子色動力學整體框架和**進展所必備的參考書。
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目錄
前言
第1章 量子色動力學 (QCD) 的基本特點 黃濤
1.1 量子色動力學的實驗基礎(chǔ) 1
1.1.1 核力和強子 1
1.1.2 強子譜分類和夸克 3
1.1.3 深度非彈性散射實驗中標度無關(guān)性規(guī)律 4
1.1.4 夸克“色”自由度存在的實驗證據(jù) 6
1.2 SU(3)規(guī)范對稱性和QCD拉氏密度 7
1.2.1 規(guī)范變換不變性原理 8
1.2.2 SU(3) 群 9
1.2.3 QCD拉氏函數(shù) 12
1.2.4 手征對稱性 14
1.3 QCD量子化和 Feynman規(guī)則 15
1.3.1 QCD量子化 15
1.3.2 QCD Feynman規(guī)則 19
1.4 單圈圖近似β(g) 函數(shù)和漸近自由 29
1.4.1 維數(shù)正規(guī)化和單圈圖重整化 30
1.4.2 重整化常數(shù)和抵消項 33
1.4.3 漸近自由 35
1.4.4 重整化群方程 37
1.5 微擾QCD 41
1.6 夸克禁閉 49
1.6.1 禁閉在強子內(nèi)部的夸克和膠子 49
1.6.2 強子內(nèi)夸克和膠子的幾率分布 51
1.6.3 重夸克偶素和禁閉勢 55
1.6.4 夸克禁閉和非微擾效應(yīng) 57
參考文獻 58
第2章 格點QCD陳瑩
2.1 格點QCD簡介 62
2.1.1 時空格點上的規(guī)范對稱性和規(guī)范不變量 63
2.1.2 規(guī)范場的格點作用量 65
2.1.3 夸克場的格點實現(xiàn) 67
2.1.4 Wilson費米子作用量 69
2.1.5 Wilson費米子的對稱性 71
2.1.6 格點上的手征對稱性 72
2.1.7 連續(xù)極限 73
2.1.8 格點QCD的物理觀測量和計算方案 75
2.1.9 系統(tǒng)誤差來源 78
2.1.10 作用量改進方案 80
2.2 蒙特卡羅數(shù)值模擬方法 81
2.2.1 蒙特卡羅模擬 83
2.2.2 馬爾可夫過程 84
2.2.3 Metropolis算法 85
2.2.4 純規(guī)范場組態(tài)的更新算法 86
2.2.5 包含夸克場的格點QCD的蒙特卡羅模擬 87
2.2.6 淬火近似和 full-QCD計算 90
2.3 強子譜的格點QCD計算 90
2.3.1 強子譜學格點QCD研究的一般方案 91
2.3.2 輕強子質(zhì)量譜 97
2.3.3 重夸克勢和色禁閉 99
2.3.4 標準模型基本參數(shù)——強耦合常數(shù)和流夸克質(zhì)量 103
2.3.5 三點函數(shù)和強子矩陣元 105
2.3.6 CKM矩陣元的相關(guān)格點QCD計算 108
2.4 強子{強子相互作用 109
2.4.1 格點上單粒子的有限體積效應(yīng) 110
2.4.2 格點上的兩粒子相互作用 111
2.4.3 Luscher 有限體積方法 113
2.4.4 可能的強子{強子束縛態(tài)的格點QCD研究 117
2.4.5 共振態(tài)的格點QCD研究 119
參考文獻 122
第3章QCD的手征對稱性和手征微擾論 王 青
3.1 QCD的手征對稱性與手征反常 124
3.2 贗標介子的手征有效拉氏量與手征微擾理論 137
3.3 贗標介子手征有效拉氏量與QCD的關(guān)系 160
3.4 其他低能強子的手征有效拉氏量 179
參考文獻 192
第4章QCD的大 Nc展開 王青
4.1 QCD大 Nc展開的 Feynman圖及路徑積分分析 194
4.2 介子的大 Nc展開 201
4.3 重子與核子的大 Nc展開 208
4.4 QCD的圈動力學與大 Nc展開 216
參考文獻 222
第5章QCD真空凝聚和背景場方法 黃濤
5.1 QCD真空凝聚 223
5.1.1 非零真空平均值 223
5.1.2 QCD真空凝聚 226
5.2 背景場中QCD等效拉氏函數(shù)和 Feynman規(guī)則 230
5.2.1 背景場中QCD等效拉氏函數(shù) 230
5.2.2 背景場中QCD Feynman規(guī)則 232
5.3 背景場中的夸克傳播子和膠子傳播子 234
5.3.1 固定點規(guī)范 234
5.3.2 背景場中的夸克傳播子 236
5.3.3 背景場中的膠子傳播子 245
5.4 真空凝聚參量 249
5.4.1 幾個常用的量綱真空凝聚參量 249
5.4.2 與凝聚參量相關(guān)的幾個公式 251
5.4.3 非零點真空凝聚參量 253
5.5 QCD求和規(guī)則 259
5.6 強子分布振幅和它們的矩 267
5.6.1 強子價夸克分布振幅(x，Q) 267
5.6.2 Brodsky-Lepage演化方程 270
5.6.3 分布振幅的矩 274
5.7 應(yīng)用背景場方法計算介子分布振幅的矩 275
5.7.1 定義兩點關(guān)聯(lián)函數(shù) 275
5.7.2 背景場方法計算關(guān)聯(lián)函數(shù) 278
5.7.3 強子唯象層次計算關(guān)聯(lián)函數(shù) 281
5.7.4 應(yīng)用 Borel變換 282
5.7.5 數(shù)值計算結(jié)果 283
5.7.6 分布振幅模型 284
參考文獻 286
第6章QCD因子化 李湘楠
6.1 紅外發(fā)散與紅外安全 289
6.2 深度非彈性散射與共線因子化 293
6.3 重整化群與因子化定理的應(yīng)用 303
6.4 kT因子化 308
參考文獻 313
第7章QCD重求和 李湘楠
7.1 重求和基本技巧 316
7.2 閾重求和與DGLAP方程式 323
7.3 kT重求和與BFKL方程式 330
7.4 聯(lián)合重求和與 CCFM 方程式 334
參考文獻 337
第8章 高能碰撞中的QCD效應(yīng) 王由凱，朱守華
8.1 簡介 338
8.2 例子：標準模型 Higgs 粒子的產(chǎn)生、衰變與QCD效應(yīng) 339
8.3 實驗數(shù)據(jù)與理論預(yù)言直接對比的困難 341
8.4 微擾QCD過程 343
8.4.1 因子化定理 343
8.4.2 紅外安全 345
8.4.3 固定階計算 345
8.4.4 一圈圖計算的程序?qū)崿F(xiàn) 351
8.4.5 簇射 354
8.5 軟QCD過程 357
8.6 蒙特卡羅事例產(chǎn)生子 358
8.6.1 利用馬爾可夫鏈對微擾過程的模擬 358
8.6.2 匹配問題 360
8.6.3 強子化的弦模型 360
8.6.4 強子化團簇模型 363
8.7 小結(jié) 364
參考文獻 364
第9章QCD重整化能標的設(shè)定 吳興剛，申建明
9.1 微擾QCD展開與重整化能標的設(shè)定問題 366
9.2 重整化能標設(shè)定方案需滿足的自洽條件 367
9.3 幾種典型的重整化能標設(shè)定方案 371
9.3.1 FAC方案 371
9.3.2 BLM方案 373
9.3.3 PMS方案 385
9.3.4 PMC方案 392
9.4 基于重整化群不變性的討論 399
9.5 PMC 應(yīng)用舉例 402
9.5.1 正負電子湮滅比值 Re+e-(Q) 403
9.5.2 Z0 玻色子衰變到強子的高階微擾修正 405
9.5.3 Tevatron強子對撞機上頂夸克對的產(chǎn)生 408
9.5.4 重夸克和輕子的角分布 412
參考文獻 416
第10章 重夸克對稱性和重夸克有效理論 郭新恒
10.1 重夸克對稱性和重夸克有效理論的基本思想 418
10.2 mQ→1(mQQCD) 時的重夸克有效理論 420
10.2.1 重夸克有效理論的拉氏量 420
10.2.2 重夸克味道和自旋對稱性 SU(2)f×SU(2)s 421
10.2.3 重夸克極限下重味強子弱衰變的躍遷矩陣元 423
10.3 重夸克有效理論的 1=mQ高階修正 427
10.3.1 計算有效理論的一般步驟 427
10.3.2 包含 1=mQ展開的一階修正的重夸克有效理論的推導 430
10.4 重味強子的質(zhì)量譜 434
10.5 考慮 1=mQ高階修正的重味強子躍遷矩陣元 438
10.6 重夸克有效理論的重整化和輻射修正 442
10.6.1 重夸克有效理論的重整化 442
10.6.2 重夸克有效理論和QCD的匹配 445
10.6.3 幾個關(guān)于算符輻射修正的例子 447
參考文獻 453
第11章 重味物理和QCD呂才典
11.1 重味物理中的 CP 破壞 455
11.1.1 中性 B介子系統(tǒng) 458
11.1.2 弱衰變的 CP破壞的分類 461
11.2 B 介子非輕子衰變的QCD計算方法簡介 467
11.2.1 b夸克衰變的有效哈密頓量 468
11.2.2 樸素和推廣的因子化方法 471
11.3 QCD因子化方法 474
11.3.1 輻射修正 476
11.3.2 1/mb冪次修正 478
11.4 微擾QCD因子化方法 481
11.4.1衰變的因子化證明 483
11.4.2形狀因子 489
11.4.3 B介子兩體非輕衰變 493
11.5 小結(jié) 497
參考文獻 498
第12章 軟共線有效理論 王 偉
12.1 大能量有效理論中的重到輕形狀因子 499
12.2 動量積分區(qū)域展開 502
12.2.1 二維標量粒子的自能修正 502
12.2.2 Sudakov因子：無質(zhì)量粒子的頂點修正 505
12.2.3 有質(zhì)量粒子的頂點修正 508
12.3 標量粒子的軟共線有效理論 510
12.3.1 標量粒子的拉氏量 510
12.3.2 有效理論拉氏量與流算符的匹配 511
12.3.3 六維時空中的 Sudakov因子 515
12.4 量子色動力學與軟共線有效理論 519
12.4.1 冪次分析 519
12.4.2 有效拉氏量 520
12.4.3 軟共線相互作用 521
12.4.4 Wilson線與規(guī)范不變性 522
12.4.5 軟共線退耦與因子化定理 523
12.4.6 共線反常情況下的因子化 525
12.5 軟共線有效理論的一些應(yīng)用 526
12.5.1 B→Dπ因子化 526
12.5.2 重到輕形狀因子分析 529
12.5.3 Sudakov因子重求和 532
參考文獻 535
第13章 NRQCD 與重夸克偶素物理 馬滟青，趙光達
13.1 重夸克偶素及其性質(zhì) 538
13.2 NRQCD 有效理論 541
13.2.1 Foldy-Wouthuysen-Tani變換 541
13.2.2 NRQCD拉氏量 542
13.2.3 速度標度率 544
13.2.4 匹配確定 Wilson系數(shù) 546
13.2.5 重夸克偶素在 NRQCD中的描述 548
13.3 重夸克偶素的湮滅衰變 550
13.3.1 色單態(tài)模型中nc的衰變 550
13.3.2 湮滅衰變的時空結(jié)構(gòu) 551
13.3.3 NRQCD因子化 552
13.4 重夸克偶素的高能產(chǎn)生 556
13.4.1 拓撲因子化假設(shè) 556
13.4.2 (2S) 超額產(chǎn)生與色八重態(tài)機制 557
13.4.3 NRQCD 因子化的不足與展望 558
參考文獻 560
第14章 熱密QCD理論和高能重離子碰撞物理 王新年，丁亨通
14.1 有限溫度場論的介紹 562
14.2 格點QCD的應(yīng)用 566
14.2.1 高溫高密條件下的格點QCD567
14.2.2 QCD的熱力學性質(zhì) 568
14.2.3 QCD的輸運性質(zhì) 573
14.2.4 熱密物質(zhì)中強子的性質(zhì) 575
14.3 QCD的相結(jié)構(gòu) 577
14.4 微擾QCD的應(yīng)用 583
14.4.1 噴注淬火 583
14.4.2 廣義因子化 584
14.4.3 雙重部分子散射 587
14.4.4 虛修正 595
14.4.5 修正碎裂函數(shù)及部分子能量損失 596
14.4.6 QGP中的噴注淬火 600
14.4.7 噴注淬火小結(jié) 605
參考文獻 605
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