跨越交叉过渡的QCD物质的强子与部分子组成

我们构建了一个在零化学势下强相互作用物质的简单状态方程，该方程以强子和部分子自由度统一描述了格点QCD热力学。强子相由量子范德瓦尔斯强子共振气体描述，并扩展了介子之间的排除体积排斥，而夸克-胶子等离子体则被建模为夸克和胶子的理想气体，并辅以与$T^3$成正比的现象学相互作用项。这两个区域通过一个平滑的交叉切换函数连接起来。三个模型参数——介子硬核半径、部分子相互作用项的强度以及切换温度——通过对格点QCD迹反常结果的拟合确定。由此产生的状态方程在温度范围$T=100$-$500$ MeV内重现了格点数据中的压力、熵密度、能量密度和声速。拟合得到介子硬核半径$r_M \simeq 0.2$ fm，部分子相互作用尺度$A \simeq 600$ MeV，切换温度$T_0 \simeq 216$ MeV，这大大超过了QCD手征交叉的赝临界温度和化学冻结温度。这一发现表明，从强子到部分子自由度的转变比手征赝临界温度单独指示的要渐进得多，强子态在高达约250 MeV的温度下仍然是强相互作用物质的重要组成部分，远高于QCD手征交叉。