相对论重离子碰撞中的喷注淬火和介质响应

本文简要回顾近年来在相对论重离子碰撞中喷注与夸克胶子等离子体相互作用方面的一些研究工作和进展,主要讨论以下4个方面:领头强子、整体喷注、重味夸克和介质响应.大横动量领头强子谱的压低是喷注淬火研究中最早被关注的观测量之一.在大横动量区间,系统研究了喷注淬火对部分子味道的依赖性,细致考虑了高能夸克和胶子对轻强子和重味强子的产生和核压低的贡献.在中低横动量区间,发现夸克组合机制和非微扰相互作用对解释轻强子和重味强子的核修正因子与椭圆流数据至关重要.整体喷注是近年来喷注淬火研究中的一个热点.利用贝叶斯分析研究了单举喷注和光子-喷注的横动量谱压低效应,定量提取了整体喷注的能量损失及其分布.系统性地研究了整体喷注的内部结构,如喷注形状函数、喷注腰围和喷注横动量弥散、整饰喷注的劈裂函数和劈裂半径、重组大半径喷注以及喷注内重味强子的径向分布等.介质响应一直是喷注淬火研究中的一个重点和难点.喷注在夸克胶子等离子体中的能动量损失会在喷注的传输方向激发出马赫锥等效应,同时在后方会产生扩散尾流.细致研究了介质响应对喷注周围的能量分布以及重子介子产额比的影响;提出了在光子或Z玻色子标记的喷注事例中探测扩散尾流的...     

高能重离子碰撞中喷注输运系数提取的研究进展

喷注淬火效应是高能重离子碰撞中产生夸克胶子等离子体新物质形态的硬探针信号,已被大量理论和实验研究所证实.通过大横动量末态强子产额的压低提取量化喷注淬火强度的喷注输运系数■是高能重离子碰撞研究领域的前沿课题.在结合高扭度喷注能量损失的次领头阶微扰量子色动力学部分子模型框架下,本文通过末态强子的压低和实验数据对比提取了介质中心初始最高温度T0处的喷注输运系数■.不同种类粒子、碰撞能量和碰撞中心度的实验数据对■的约束表明,■/T₀³会随T₀的增加而降低.为进一步研究■/T³对介质局域温度T(τ, r)的依赖性,本文将RHIC和LHC能区多个中心度的单强子、双强子和γ-强子压低三种观测量的实验数据结合起来,对■/T³(T)进行了整体的限制.面对海量的模型计算,我们首次结合信息场理论的概念设计了先验分布为随机函数的贝叶斯统计推断法,可以削弱■/T³在不同温度区间的长程关联.用低能量非对心碰撞到高能量对心碰撞的实验数据逐步对■/T³(T)进行限制...     

高能核-核碰撞中喷注淬火效应增强与直接光子各项异性的研究

通过计算给出了在LHC能区非对心核一核碰撞中由椭圆流v_2表示的高横动量直接光子的方位角不对称性.该高横动量光子是由喷注与热密介质相互作用而辐射出来的.光子椭圆流与强子椭圆流v_2相差π/2的相位,是直接光子椭圆流中负值的来源.同时,计算表明LHC能区直接光子v_2随粒子横动量p_T的变化趋势与RHIC上的实验结果一致,但LHC能区较RHIC能区直接光子流v_2值更小,且v_2值由负到正对应的转换p_T值更高.这表明在LHC能区喷注淬火效应更为明显,表面发射的直接光子对光子椭圆流的贡献份额增强.     

强子气体产生的热光子

在 SPS、RHIC 和 LHC 碰撞能区,利用 SU（2）规范对称性,研究了强子物质中介子相互作用产生的热光子. 计算结果表明,在 SPS 能区,强子气体对热光子谱起到更重要的作用,在 205 MeV 初始温度条件下,强子气体热光子产额比夸克-胶子等离子体的产额高. 在 RHIC 和 LHC 能区,夸克-胶子等离子体的作用随碰撞能量的增加而逐渐变得重要.     

RHIC能区J/Ψ粒子横动量谱的研究

粒子横动量谱能反映强相互作用介质中强子化过程中的诸多信息.通过考虑末态随动者对J/Ψ粒子产额的影响和初态核子-核子碰撞几何分布对J/Ψ粒子分布的影响,利用传统爆炸波模型,对RHIC能区Au-Au、Cu-Cu的中心快度区间和向前快度区间的J/Ψ粒子横动量谱进行了讨论.     

喷注淬火的细致平衡效应

讨论了高能部分子穿过夸克胶子等离子体时热胶子的细致平衡效应，在热介质中，受激的热胶子发射降低部分子的能量，而热吸收增加部分子的能量，其净贡献导致部分子能量损失的减少。部分子能量损失的相对减少对中等能量的喷注是重要的，而对非常高能量的喷注可以忽略不计。修正后的能量损失对能量的依赖性将影响中等户t强子谱压低的形状。     

RHIC能区重味强子的实验测量

本文通过介绍重味强子与重味衰变电子的核修正因子与椭圆流的实验测量,总结与回顾了近年来高能重离子碰撞RHIC能区重味强子的实验进展.最新的测量结果表明,高横动量区D~0介子与重味衰变电子的核修正因子有显著压低,且程度与轻强子相当,说明粲夸克在碰撞产生的夸克胶子等离子体介质中有强耦合并且损失能量;同时测到了显著的D~0介子椭圆流与重味衰变电子的椭圆流,且其数值与轻强子相当,符合流体动力学特征.这两个实验证据都说明了粲夸克与碰撞产生的核介质有很强的相互作用.通过实验与模型的比较定量提取了粲夸克扩散系数等核物质的关键特征参数.     

相对论重离子对撞中喷注淬灭的研究

喷注淬灭现象是相对论重离子碰撞中可能产生高温高密新核物质—夸克胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma,QGP）的特征之一.我们分别测量质子-质子碰撞和重离子碰撞中的各种强子谱产额,并通过比较不同体系强子谱的产额,发现重离子碰撞中强子产额相对于质子-质子碰撞产额有所压低,进而研究喷注淬灭机制.不同强子产额的压低程度检验了一些理论预言,并为新的理论的提出提供重要的实验依据.     

相对论氘-金对撞中的末态效应研究

本文利用多相输运模型（AMPT）研究了相对论氘-金对撞中强子形成机制及随后的末态相互作用对强子产额的影响.如果考虑强子由弦碎裂产生并且引入末态强子散射机制,那么模型计算的反质子和π-介子增强幅度的比值与RHIC上的实验数据符合.对π-介子,K-介子,反质子,φ介子,Λ和Ξ重子对心碰撞相对于偏心碰撞的核修正因子（RCP）的系统研究表明,在中高横向动量区这些强子的RCP具有质量依赖性,这一质量依赖性起源于末态强子散射.如果强子由夸克重组产生,那么这种质量依赖性将会消失,强子的反奇异夸克组分对其增强幅度有较大影响.这一计算首次表明弦碎裂强子化和末态强子散射机制能够较好地描述RHIC能区氘-金对撞中Cronin效应的强子种类依赖性.模型预言的不同强子的相对增强幅度可供实验研究参考.     

200GeV下Cu+Cu碰撞中强子产额及其产额比的研究

在夸克组合图像下考虑因子化假设并计入净夸克的影响和强衰变、电磁衰变的贡献,推导出各种末态强子的产额公式.利用产额公式计算RHIC能区Cu+Cu碰撞中质心系能量为200GeV中间快度区不同中心度下的强子产额及产额比,并与实验数据进行比较.通过比较发现,质心系能量为200GeV的Cu+Cu碰撞从中心到边缘的理论计算结果在误差范围内与实验数据符合.     

重夸克在密度介质中的能量损失

基于G—W模型．讨论了高能重离子碰撞中热密QCD介质诱导胶子辐射所导致的部分子能量损失;采用光锥路径积分（LCPI）方法研究了有限的夸克胶子等离子体（QGP）区域中重夸克能量损失,导出了计算能量损失的解析表达式．计算结果显示,考虑了质量效应的重夸克辐射能量损失较忽略质量的轻夸克辐射能量损失有明显的压低;对高能夸克,其辐射能量损失与介质长度的平方成正比,随着能量的降低,平方关系变为线性依赖．     

辨别胶子喷注和夸克喷注的能量法则研究

用蒙特卡洛方法研究了e^ e湮灭产生的3-喷注事件,将强子3-喷注按能量排序并通过与部分子层次的3-喷注配对来辨别胶子喷注和夸克喷注．分析了能量法则挑选喷注的纯度;用改进后的能量法则计算了3-喷注事件中的三个喷注的平均多重数,平均横动量随喷注能量的分布以及胶子喷注和夸克喷注的平均多重数之比和平均横动量之比．并与角度法则的相应结果进行了比较．结果显示用改进后的能量法则挑选喷注的方法是可行的．     

The production of on LHC and the nuclear gluon density

根据色蒸发模型,应用EKS98及HKM04的程序,计算了在LHC上p-Pb碰撞过程中J/ψ粒子的微分产值比.在LHC的能量范围内,此比值近似于胶子的核效应因子.本文数据与未来LHC上p-Pb碰撞的实验数据对比,可以修正高能时此二种程序对束缚核子胶子分布函数的描述,对束缚核内胶子密度提供高能时的约束.     

浅谈高等数学教学中数学思维的培养

根据色蒸发模型,应用EKS98及HKM04的程序,计算了在LHC上p-Pb碰撞过程中J/ψ粒子的微分产值比.在LHC的能量范围内,此比值近似于胶子的核效应因子.本文数据与未来LHC上p-Pb碰撞的实验数据对比,可以修正高能时此二种程序对束缚核子胶子分布函数的描述,对束缚核内胶子密度提供高能时的约束.     

LHC上J/ψ粒子的产生对束缚核子胶子分布函数的约束

根据色蒸发模型,应用EKS98及HKM04的程序,计算了在LHC上p-Pb碰撞过程中J/ψ粒子的微分产值比.在LHC的能量范围内,此比值近似于胶子的核效应因子.本文数据与未来LHC上p-Pb碰撞的实验数据对比,可以修正高能时此二种程序对束缚核子胶子分布函数的描述,对束缚核内胶子密度提供高能时的约束.     

重离子碰撞对QCD物质的若干检验

 采用重新拟合的σ_J/ψN数据计算核吸收效应,并结合能量损失以及核遮蔽效应因子.研究了E866、RHIC和HERA上J/ψ粒子产生中微分截面比R的x_F（或y）分布,结果与最新的实验数据进行了对比.结论表明：所选用的介质效应模型能较好地再现实验数据,体现冷核效应的幅度,尤其是RHIC的正快度区域(y＞0）及HERA的负x_F区域.文末还给出了对LHC上产值数据的预言.对冷核介质效应的研究,能协助甄别热核反应中的产值抑制是否预言中夸克-胶子等离子体形成的标志,从而有助于对QCD物质特征的检验.     

含有相变的流体力学模型与Au-Au在RHIC能量碰撞中带电粒子的横动量与横质量谱

普遍认为夸克-胶子等离子体(QGP)在现有的重离子碰撞中可能已经形成,且相对论流体力学是描述碰撞产物膨胀与粒子化过程最有效的工具之一.在考虑到热运动效应的情况下,采用含有由QGP态到强子态相变的流体力学模型分析重离子碰撞中不同带电粒子的横动量与横质量谱,给出该模型的解析解并与实验数据相比较.理论结果与Au-Au在RHIC能量碰撞中的实验测量符合得较好.除了其解析性,该理论模型的典型特点是它包含着高能重离子碰撞产物丰富的时空演化信息,如碰撞产物的初始温度、相变温度、带电粒子的化学冻析温度、QGP与强子态中的声速及重子化学势等.所以本文的研究工作,有利于了解高温高密度碰撞产物的各种传输系数与带电粒子的产生机制.     

高能质子碰撞的大横动量喷注产生

本文研讨了目前流行的几种部分子结构函数及其适用范围。根据QCD微扰论计算了Pr≥2Gev/C的各种部分子喷注的总截面随能量的变化。考虑到结构函数的标度破坏,但喷注的质量效应和部分子的内禀横动量分布对总截面影响并不显著。本文的结果为蒙特卡洛法研究宇宙线的双集团事例率,克服原朴素部分子模型预言的比实验偏低的困难提供理论依据。同时,为在超高能区验证微扰QCD的适用性提供重要信息。     

短距离量子电磁场中的快光子发射

在ISR上发现高能单光子发射现象后,通常将这种现象解释为胶子—层子的康普登散射及反层子—层子湮灭、CIM介子—层子散射,等等,但是,理论计算结果与实验数据符合的不大好. 有可能,强子-强子碰撞产生快光子是一种短距离量子电磁场中的现象.快光子的能量-动量分布由短距离量子电磁场的性质所决定.设量子电磁场由于高能强子—强子碰撞而被限制于空间线度l内,光子发射过程发生在时间间隔τ内;当光子频率ω满足τ≤2π/ω或波长λ>1时,光子进入非定域区,量子电磁场具有短距离性质.由Pauli-Jordan的电磁场测不准关系:     

高能Au+Au、Pb+Pb和In+In碰撞产生的大不变质量双轻子

利用部分子模型,计算了高能重离子碰撞的大不变质量双轻子产生.分析了双轻子产生的Drell-Yan过程的领头阶贡献和次领头阶(夸克-胶子康普顿散射、夸克-反夸克湮灭过程)贡献.数值计算结果能够较好地解释RHIC能区Au+Au 200A GeV碰撞和SPS能区Pb+Pb、In+In 158A GeV碰撞产生的大不变质量双轻子实验结果,验证了Drell-Yan过程在不变质量M4 GeV区域的主导作用.