近日,现代物理研究所马余刚院士受《Progress in Particle and Nuclear Physics (PPNP)》(《粒子与核物理学进展》)期刊主编邀请撰写的综述文章《Shear viscosity of nucleonic matter》(作者:邓先概、方德清、马余刚)发表在PPNP期刊上 (https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2023.104095)。
剪切粘度(shear viscosity)是流体内摩擦的量度,也是物体黏流性质的一项具体反映。对于流体来说,粘度相当于非正式的 厚度概念:例如,蜂蜜的粘度比水高。粘度可以量化相对运动的相邻流体层之间的内摩擦力。例如,当粘性流体被迫通过一根管子时,它在管子轴线附近比在管壁附近流动得更快。对于由质子、中子组成的原子核物质或由基本粒子组成的夸克胶子等离子体等微观物质,它们的粘度如何、显示出多好的流体性是一个具有挑战性的问题。
该综述文章回顾了核物质的剪切粘滞系数研究现状,强调了理解各种物质的输运性质的重要性,包括对宏观物质、微观和量子物质。文章还提到了粘滞系数在生物过程、化学反应和天体物理学中的重要性,特别是在中子星、引力波的发射和传播中。文章介绍了粘滞系数对流体动力学的影响,用于计算粘滞系数的方法以及剪切粘滞系数与熵密度比的下限值等。此外,还探讨了不同物质状态下的剪切粘滞系数行为,如夸克胶子等离子体和超流体,以及与探索核物质的实验设施的相关性。
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图1 核物质相图【CSQCD 2017,conference poster】 | 图2. 不同物质的粘滞系数与熵密度比值与临界温度的依赖关系.【DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.092301】 |
在过去方案中,多是利用传统的计算方法,如平均自由程、Green–Kubo、Chapman–Enskog和弛豫时间近似等,但对于核物质的剪切粘滞系数研究仍存在挑战。在该综述中,作者主要聚焦在马余刚研究组多年来对于核子物质的剪切粘滞系数的系统性研究,探索了剪切粘滞系数与熵密度比值的普适性、核物质中的液-气相变的关系等工作,同时也从剪切粘滞系数的角度探讨了相对论重离子碰撞中的量子色动力学物质的理想流体行为,以加深对这些强相互作用物质的系统性理解,帮助人们对物质科学的物理特性的统一性的认识。
PPNP期刊是核物理和粒子物理研究领域的权威性综述性期刊,主要发表主题评论和综述文章,其所发表的论文在核物理与粒子物理领域具有重要影响力。该工作得到了国家自然科学基金等的资助。
论文链接:
文章的DOI: https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2023.104095