RHIC能区STAR上重味夸克偶素产生的实验进展

相对论重离子对撞最主要的物理目标之一是寻找夸克-胶子等离子体(QGP)存在的证据并研究其特性.在研究QGP的诸多探针中,重味夸克偶素在重离子碰撞中由于"色屏蔽"效应而造成的压低被认为是QGP产生的直接信号.随着实验和理论的进展,人们发现QGP中的"再产生"和冷核物质效应也会显著地影响重味夸克偶素在重离子碰撞中的产额.近年来,以中美为主研制的STAR缪子探测器(MTD)大大提升了RHIC能区的重味夸克偶素实验研究能力,为探索其在QGP中的各项行为提供了精准的实验依据.本文总结了RHIC-STAR合作组近年来在200 GeV质子-金核和金核-金核对撞中重味夸克偶素J/ψ及Y的产生的实验研究进展.并介绍了近年来相对论重离子碰撞中重味夸克偶素一个新的研究方向——极低横动量J/ψ的实验研究.     

内部磁场对中能重离子碰撞出射粒子的影响

近些年来,极端条件(高温度、密度、同位旋不对称度)下核物质的性质研究引起人们的极大关注.重离子碰撞实验结合输运模型模拟是目前人们研究核物质性质的重要手段.重离子碰撞过程中带电粒子运动会产生很强的磁场(内部磁场),然而在之前的输运模型模拟中通常不考虑内部磁场对带电粒子运动的影响.我们在极端相对论量子分子动力学模型中,引入内部磁场,并研究了内部磁场对出射粒子集体流的影响.发现内部磁场对核子产额及集体流的影响可以忽略,而对带电π介子产额比及集体流的快度分布的影响较为明显.这一结果表明,在利用中能重离子碰撞后出射的π介子作为研究核物质性质的敏感探针时需要考虑内部磁场效应.     

大型强子对撞机上膺快度及能量估计研究

利用Mathematica软件研究了相对论重离子对撞中末态带电强子赝快度分布谱,并与大型强子对撞机(LHC)上2.76 TeV及5.02 TeV铅-铅(Pb+Pb)对撞实验数据进行拟合,编写数值算法程序抽取了最中心碰撞流体演化纵向膨胀加速度参数.为了研究纵向加速度效应及流体黏滞效应对夸克胶子等离子早期能量密度估计的影响,依据Bjorken能量密度估计模型,讨论了考虑黏滞效应修正的能量密度估计模型,发现黏滞效应会使对碰撞早期的能量密度估计增大.     

高温高密核物质形态研究专题·编者按

<正>相对论重离子碰撞物理是研究核物质在高温高密度极限时的物质科学,它与粒子物理、核天体物理和宇观物理等紧密相关,是重大科学目标与高技术相结合的制高点.在高能重离子对撞实验中,形成了一个类似宇宙大爆炸初期的极端高温、高密的物质环境,是研究物质起源、寻找奇特粒子态和反物质的理想场所.这方面的研究是当今物质科学的重要科学前沿.目前普遍认为,宇宙诞生于一次源于极小体积但是具有致密能量的大爆炸.在     

核物质中的夸克凝聚与介子—核子耦合常数的密度相关性

基于相对论平均场理论计算了核物质中夸克凝聚的高阶贡献，其中考虑了介子－核子耦合常数的密度相关性，这种相关性是由核物质的相对论Ｂｒｕｅｃｋｎｅｒ－Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ理论结果得到的。     

相对论Hartree-Fock理论中的核物质对称能

文章回顾了利用相对论Hartree-Fock理论研究核物质对称能的一些相关工作.首先简要介绍了新发展的密度依赖的相对论Hartree-Fock理论描述核物质体系的理论框架.随后从三个方面总结了相对论Hartree-Fock理论中的对称能物理,包括交换项对增强对称能的密度依赖性所起的作用,超子引起的交换项效应对于对称能的额外软化作用,以及提取对称能中的自洽张量力效应等.最后,讨论了通过约束对称能的密度依赖行为改进理论模型的一点建议.     

重离子碰撞中的奇异介子产生

我们研究了重离子碰撞中的奇异介子产生。由于在高温高密度核物质中强子质量减少，Ｋ介子产生率地加，流体动力学模型计算表明增强了Ｋ介子产生主要来自介子－介子相互作用的贡献。     

相对论强激光在等离子体中传输的成丝不稳定性和斑图动力学

基于考虑了相对论效应及有质动力作用的非线性薛定谔方程,本文从理论及数值上研究了相对论激光在等离子体中传输的成丝不稳定性及斑图动力学,研究表明相对论效应及有质动力作用会破坏强激光传输的相干性,在调制不稳定性作用下,非相干光波发展成为复杂的空间斑图.物理上,这些复杂斑图的产生是由短波长模中的能量增长及无规分配所引起的.     

πN势对重离子碰撞中π介子集体流的影响

中能重离子碰撞中产生的π介子是研究高密核物质状态方程一个重要的探针.而影响π介子在核介质中输运的π介子与核子相互作用势(πN势)目前还没有完全确定.在最近更新的极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型中加入一种经验的πN势,研究了它对π+和π-介子集体流的影响.通过与FOPI合作组实验数据的比较发现,考虑一个较弱的πN势可以同时半定量地解释直接流和椭圆流随快度及横向速度的变化情况,而考虑强的πN势或者不考虑πN势给出的结果都与实验数据有很大差异.     

CSR能区的高重子密度核物质研究进展

本文主要结合我国核物理大科学装置研究QCD相图的低能部分,即高重子密度下核物质的性质.通过理论结合实验,研究了高重子密度下核物质及强子共振态的性质,并且给出0.5–1.2 GeV/u能区的重离子碰撞可能产生的与高重子密度核物质性质相关的一些实验信号,在实验上完善了测量装置,进行了初步测试实验.初步的实验结果显示可以在HIRFL-CSR外靶开展高重子密度核物质性质实验研究,为后续建造专门谱仪研究QCD相图在低能部分的行为奠定了基础.     

超高能重离子碰撞

本文综述了超高能重离子碰撞研究的现状,说明了预言存在从核物质到夸克—胶子等离子体的相变的根据。对于实验上产生这种相变的可能性及探测它的方法也进行了分析。     

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.     

重子数守恒对净质子快度分布的影响

从相对论重离子碰撞的非均匀集体流理论出发,分别讨论AGS、SPS和RHIC能区的净质子分布特征.与以前计算净质子分布不同的是,考虑了在相对论重离子碰撞中重子数守恒,通过重子数守恒限制,可以对RHIC能区的净质子分布在远离中心区的快度分布进行预言.     

大质量中子星内部中微子辐射的相对论效应研究

通过相对论平均场理论和相关冷却理论,我们采用四组常用的核物质参数组(GL85,GM1,GPS250,GPS300)研究含有相对论效应和不含相对论效应两种情况下的大质量中子星冷却性质.结果表明,中微子辐射的相对论效应在大质量中子星(比如脉冲星PSR J1614-2230)内部表现得较为显著.四组参数组中,GPS300参数组导致中微子发射率下降的幅度最大,而GM1参数组使得冷却速度降幅最明显.     

核环境中的多重散射和能量损失

当快速部分子在核介质中传播时会和介质中的其他部分子发生多重散射,从而导致横动量展宽效应以及喷注淬火效应.本文综述了基于微扰QCD高扭度因子化计算核环境中部分子横动量展宽的最新进展,讨论了高扭度展开框架下的部分子能量损失计算及其在RHIC和LHC上高能核碰撞中领头强子产生中的应用.具体介绍了扭度-4过程的次领头阶计算,论证了核环境中双重散射的QCD因子化定理,证明了核介质性质的普适性并推导出了核介质性质的QCD演化方程,发现RHIC和LHC质子-原子核碰撞中向后快度区强子产生的核增强现象可被解释为非相干双重散射效应.进一步给出了高扭度展开框架下部分子能量损失效应对高能核核碰撞中大横动量强子谱产生的次领头阶数值计算方法,分别计算了π0,η,ρ0,?, KS0和ω等领头介子的产额及其核修正因子,讨论了不同领头强子的产额比,通过对核修正因子的理论计算与实验数据进行对比来抽取喷注输运参数,发现相对论重离子碰撞中领头强子谱的压低需要同时考虑初始喷注谱、能量损失机制和真空部分子碎裂函数这三个部分的影响.     

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.     

超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验综述

综述了超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验进展及相关的物理学研究现状，内容包括：BNL／AGS能区和CERN／SPS能区的固定靶实验回顾，BNL／RHIC能区的对撞实验现状以及对CERN／LHC能区的对撞实验的预期。     

在相对论理论中研究原子核的巨单极态

在相对论的手征对称破缺模型基础上,应用Jocal Lorentz boost和scaling座标方法,首先采用Hartree近似讨论了无限核物质的巨单极共振激发态,但计算结果略大于实验值。进而采用Thomas-Fermi近似处理有限核的表面效应以及核子分布的非均匀性对原子核巨单极共振激发能的影响,自洽计算的结果和实验符合得很好,由此证明对于巨共振态,考虑核子分布的非均匀性以及核的表面效应是十分重要的。     

非晶硅碳(氢)中的光致亚稳效应及表面水气吸附的影响

引言存在于a-Si∶H 中的光致亚稳效应,即SW(Staebler-Wronski)效应,近年来引起了人们的极大兴趣,成为十分活跃的课题之一.光致亚稳缺陷不仅强烈地影响着样品的暗电导和光电导,同时对样品的其它许多性质也存在着影响.为了解光致亚稳缺陷产生和消失的机理,人们进行了大量的实验研究和理论探讨.许多实验事实表明,SW 效应是一种体效应.因此人们通常将SW 效应产生的原因,归结为样品体内非平衡找流子复合过程所引起的悬掛键密度的增加.然而,就目前存在的模型来说,圆满地解释与SW 效应有关的全部实验现象,任何单独一个模型都是无能为力的.     

等离子体加载相对论返波振荡器研究进展

在相对论近波振荡器工作用腔内加载适量密度的背景等离子体后，器件综合性能较真空情况有显著改善和提高，最近的理论和实验研究结果揭示：背景等离子体的存在能显著地改善相对论电子注传输质量和提高电子注可传输的流强，提高输出功率容量；增强微波产生效率；控制等离子体密度能宽带调谐工作频率；能降低甚至不用聚束磁场等优点。本文全面系统地综述了国内外在等离子体加载相对论近波管研究中的最新进展情况，提出了理论和实验研究两方面存在的问题，展望了该研究领域的未来发展趋势。