高能重离子碰撞中的横能量分布研究

以强子-核碰撞的独立源理论为基础，建立了重离子碰撞的独立源模型，给出了重离子碰撞中参与者数的几率分布函数，导出了末态粒子横能量分布方程，所得的结果较好地反映了实验事实.     

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.     

组合机制下夸克横动量分布对强子横动量分布的影响

介绍了夸克组合模型的原理和夸克组合律(QCR)的基本步骤.解释了相对论重离子碰撞RHIC和夸克胶子等离子体QGP的产生,详细描述了夸克组合模型在相对论重离子碰撞中的应用.本文使用了蒙特卡罗方法通过程序实现组合机制下对RHIC反应的模拟,并在拟合实验的基础上重点分析了组合机制下夸克横动量分布对强子横动量分布的影响.本文绘制出重子介子比的动量谱并得出一些有意义的结论.     

158A GeV/c Pb-Pb碰撞中的QGP相变问题研究

以J/ψ反常抑制现象为夸克-胶子等离子体(QGP)相变信号,在核与随动者吸收理论的基础上,导出了有相变产生时高能重离子碰撞中的J/ψ微分产生截面,并对NA50合作组给出的入射动量为158AGeV/c的Pb Pb碰撞中的实验数据进行了分析,较好地解释了实验结果.表明在NA50合作组的实验中,QGP物质已经产生.     

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.     

流体动力学模型的两粒子压缩关联函数分析

高能重离子碰撞物理学的主要目的是利用探测到的末态粒子信息得到确实可靠的QGP形成证据.由于QGP只是在碰撞过程的某个极短瞬间存在,所以对核物质演化过程中媒介系统的研究是非常必要的,通过媒介系统的研究可以把分析QGP的探针深入到粒子冻出之前的媒介系统中.两粒子压缩关联函数通过媒介系统中准粒子与末态自由粒子之间的质量区别来反映准粒子与媒介系统的相互作用,利用非相对论流体动力学演化的火球模型,计算得到以两粒子平均动量为变量的压缩关联函数形式,选用和其他强子反应截面较小的介子模拟计算关联函数,计算结果表明小平均动量的介子来自于半径较大、径向膨胀速度较大的媒介系统,在温度和径向膨胀速度相同的情况下,两个介子的压缩关联函数对媒介系统半径变化不敏感.     

损耗过程和夸克—胶子等离子体的演化

本文通过改进极端相对论性流体力学模型研究损耗过程对夸克一胶子等离子体(QGP)演化的影响,并导出和求解了包括损耗项的流体力学方程.计算结果表明损耗过程加速了QGP的演化,明显缩短了QGP的寿命.并且发现损耗过程对实验可测量也有明显影响,在终态粒子平均横动量分布的例子中,计算的结果显示考虑了损耗过程的影响后,理论计算与实验值更为一致.因此,在细致研究QGP时,不能忽略损耗过程的影响.     

超高能不等核碰撞的流体力学模型

超高能重离子碰撞能在原子核线度内产生高温高密度物质，导致夸克囚禁的解除，产生一种新的物质状态—夸克胶子等离子体。如果这种从强子物质到夸克物质的相变在实验中得到证实将是对强相互作用理论QCD（量子色动力学）的有力支持。由于超高能重离子碰撞目前主要发生在宇宙线事例中，而宇宙线事件一般是不等核碰撞，快度分布在核子—核子碰撞质心系中是不对称的。本文应用流体力学模型讨论宇宙线中不等核碰撞事例，得到了能量密度分布和不对称的快度分布。本文所讨论的流体力学将应用在今年的羊八井实验中直接从EAS事例数中挑选出超高能重粒子碰撞事例，寻找夸克胶子等离体。     

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...     

损耗过程和夸克-胶子等离子体的演化

本文通过改进极端相对论性流体力学模型研究损耗过程对夸克—胶子等离子体(QGP)演化的影响,并导出和求解了包括损耗项的流体力学方程。计算结果表明损耗过程加速了QGP的演化,明显缩短了QGP的寿命。并且发现损耗过程对实验可测量也有明显影响,在终态粒子平均横动量分布的例子中,计算的结果显示考虑了损耗过程的影响后,理论计算与实验值更为一致。因此,在细致研究QGP时,不能忽略损耗过程的影响。     

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.     

CBM能区带电强子谱的中心度依赖

德国反质子和离子研究装置(FAIR)上的压缩重子物质(CBM)实验为研究高重子密度环境下的强相互作用物质性质提供了机遇与挑战.为了提供实验参考与理论对比,利用多相输运模型(AMPT)模拟了CBM能区(束流能量10～40 AGeV)氙氙(XeXe)碰撞,并系统研究了几种末态带电强子(π、K、p)在中心快度区的横动量谱.结果显示:在固定束流能量下,从中心碰撞到边缘碰撞,中心快度区的带电粒子产额逐渐减少.基于热化-径向流模型对强子横动量谱的拟合结果显示,在固定束流能量下,从中心碰撞到边缘碰撞,强相互作用物质系统热力学冻结时平均横向速度逐渐减小,系统温度逐渐升高.     

有限密度下QGP相变的演化图象

在流体力学模型的基础上，利用袋模型分析了在零温有限密度极限下从夸克胶子等离子体（TGP）到强子气体（HG）的一级相变的演化图象。引入QGP所占系统体积的份额描述在有一级相变发生时QGP的强子化剩余率。结果表明强子化剩余率随固有时的增加从1（完全QGP相）逐渐减小到0（完全强子相）。给出了在QGP相、QGP和强子共存区以及强子气体相的能量密度和化学势随固有时的演化关系。     

强子的Thomson模型和μ对横动量等问题

本文提出了一种类似于Thomson原子模型的强子结构模型:强子由准自由的价夸克和处于“凝聚”态的胶质组成;海夸克取胶子场的真空极化形式。在此基础上,用统计热力学方法处理胶子态,用部分子模型处理夸克,解释了μ对大横动量实验中的几个事实以及一些其他强子过程。     

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.     

高能金金碰撞末态带电粒子的赝快度分布

给出了核子-核子碰撞末态带电粒子的赝快度分布函数,采用Glauber模型,计算出核-核碰撞过程中的平均参与者数、碰撞区域内的旁观者数、带头粒子数以及平均核子-核子碰撞数,获得了核-核碰撞的末态带电粒子的赝快度分布方程,与PHOBOS合作组√SNN=130 GeV的金-金碰撞末态带电粒子的赝快度分布的实验结果吻合.     

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.     

高能Au+Au碰撞末态多重数赝快度分布研究

利用Glauber模型,计算出核核碰撞中的参与者数、旁观者数及二元核子核子碰撞数.考虑到能量损失和旁观者效应对末态带电粒子赝快度分布的影响,通过对核子核子碰撞快度分布的逐次叠加得到核核碰撞末态带电粒子的赝快度分布.并用其讨论了PHOBOS合作组在高能Au+Au碰撞所做的实验测量.理论与实验结果符合得很好.     

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.     

高能质子-质子和重离子碰撞中粲物理的研究进展

总结了RHIC能区质子-质子和重离子碰撞中粲物理的研究和进展.介绍了RHIC-STAR上开粲与粲偶素测量的最新成果.在从实验上验证QCD理论,理解重味夸克与介质相互作用,解释开粲与粲偶素不同的产生机制等方面都有重要的价值,并帮助我们研究和理解重离子碰撞产生的QGP新物质形态的基本特性.