第1章  研究背景   1
1.1  有限溫度量子場論   2
1.2  相對論重離子踫撞   3
1.3  奇異誇克星與中子星   4
第2章  非相對論量子色動力學   6
2.1  重味誇克有效理論   6
2.2  廣義的Foldy-Wouthuysen-Tani變換方法   8
第3章  重味四誇克態與雙介子分子勢   16
3.1  重味四誇克態色空間量子態構成   16
3.2  重味四誇克態誇克勢模型   17
3.3  基態雙介子分子態   18
3.4  介子分子態均為基態球形分布情況   20
3.5  小結   23
第4章  熱密介質中的膠子自能   24
4.1  引言   24
4.2  能量投影算符方法   25
4.3  單圈膠子自能   28
4.3.1  純負能態誇克圈圖   29
4.3.2  全部正負能誇克圈圖貢獻的膠子自能   33
4.3.3  膠子圈圖與鬼場圈圖貢獻   35
4.4  應用   36
4.4.1  德拜屏蔽質量   36
4.4.2  高密度極限   39
4.4.3  熱力學勢   41
4.5  小結   42
第5章  磁場中的規範不變性與屏蔽質量   43
5.1  引言   43
5.2  弱外磁場情況   45
5.2.1  指數衰減的外磁場   45
5.2.2  與施溫格傳播子比較   47
5.3  膠子自能與Ward-Takahashi恆等式   48
5.3.1  膠子自能的弱場展開   48
5.3.2  一階弱場展開項   49
5.3.3  二階弱場展開的Ward-Takahashi恆等式   50
5.4  屏蔽質量   56
5.5  小結   58
第6章  總結和展望   60
6.1  研究總結   60
6.2  研究展望   61
參考文獻   63
在學期間完成的相關學術成果   76
致謝   77

量子色動力學（QCD）是研究強相互作用的理論，有限溫度QCD是研究極端條件下（包括高溫、高密、強磁場、強渦旋場等）強相互作用相變（包括色禁閉解除、手征對稱性恢復、色超導、UA(1)對稱性恢復等）的理論。由於相變是個非微擾問題，QCD的非微擾困難使得處理輕誇克繫統有很大的難度，目前主要的理論工具是格點計算。對於由重味誇克構成的繫統，一般用非相對論QCD（NRQCD）來處理，該方法理論基礎比較堅實，計算也比較可靠。
黃國俊博士的學位論文《量子色動力學物質中的重味誇克》用有限溫度QCD研究重味誇克在高溫強磁場環境中的性質。這個選題不僅有重要的學術意義，而且對應有現實的物理場景：相對論重離子踫撞產生的新的物質形態------誇克膠子等離子體，其具有自然界最高的溫度和最強的磁場。
在介紹了QCD物質與重味誇克的研究現狀和研究意義後，國俊的博士學位論文包括四個部分，對應他的四項研究工作。第2章給出了NRQCD的高階修正項，利用匹配規則計算得到了質量倒數展開的前五階參數。將前四階的結果與之前的工作進行了比對，驗證並更正了部分參數，而第五階參數是前人工作中沒有的。第3章討論了奇特重味強子的分子態模型。基於NRQCD並引入包含格點QCD修正的單膠子交換勢，計算了四誇克強子中雙介子態之間的相互作用勢。結果顯示，在距離較短時，雙介子之間存在吸引相互作用，可以形成束縛態；而超過一定距離後，變為排斥勢，四誇克態衰變為兩個介子。第4章關注有限溫度時發散的處理。將誇克傳播子分成正負能兩部分，圈圖計算中隻有正負能傳播子構成的圈纔會有真空發散。第4章還證明了硬密圈近似的膠子自能是本章計算結果的動量與化學勢比值的第零階展開近似。第5章計算了外磁場中的QCD屏蔽質量。在路徑積分的框架下，積分掉輕誇克場，雙膠子項繫數對動量的第零階展開可以看作膠子的有效質量，即屏蔽質量。外磁場的貢獻是通過輕誇克圈引入的。
一篇好的博士學位論文往往是後學者進入相關研究領域的入門資料。關於QCD相變和極端條件下重味繫統的研究目前仍然是高能核物理的關鍵研究方向之一。我相信，黃國俊博士的學位論文對那些即將進入或正在QCD相變與相對論重離子踫撞這一激動人心的物理領域進行研究的博士生們會有很大的幫助。對於在這一領域工作的研究人員，這篇博士學位論文也會是很好的參考資料，同行們能在其中找到對他們研究有幫助的內容。

莊鵬飛
清華大學物理繫
2023年4月25日於清華園