高能Au-Au碰撞中轻反核物质产生的能量依赖性研究

发布时间：2020-03-26 03:53

【摘要】：一直以来,对称性是物理学炙手可热的话题。理论上认为,在宇宙产生之初正、反物质是等量的,然而在现实宇宙中反物质却不见了,正、反物质的这种不对称性问题是宇宙衍变过程的未解之谜。随着粒子物理学和高能物理实验条件的发展和进步,对微观粒子的可观测性和可控性显著提高,在高能碰撞实验中产生和研究反物质成为可能。近几年美国BNL/RHIC实验组和欧洲CERN/LHC实验组,在高能Au-Au碰撞和Pb-Pb碰撞实验中,先后发现了(?),(?)和(?)等轻反原子核和反超核,这对反物质的研究和理解具有深刻的意义。由于高能物理实验消耗的成本巨大,因此,目前粒子物理学的重要研究手段之一,就是通过运用理论模型模拟研究高能碰撞实验。本文首先对高能物理和反物质的背景、部分子-强子输运模型(PACIAE模型)和相空间动力学约束组合模型(DCPC模型)、以及Au-Au碰撞实验进行了介绍。然后,使用PACIAE模型和DCPC模型,在质心能量(?)=11.5、14.5、19.6、27、39、62.4、130、200、800、2760 和 5020 GeV 能量下模拟产生 Au-Au 碰撞事件,再用DCPC模型组合产生轻(反)原子核和超核,研究了高能Au-Au碰撞中轻(反)核物质产生的能量依赖性,以及相应的性质。其中,选取的快度区间为-0.5 ≤y≤0.5、横动量区间为pT≤ 5 GeV、中心度为0-10%。研究结果表明:(1)正粒子p、Λ、d、3He、(?)的产额大于反粒子(?)、(?)、(?)、(?)、(?)的产额,普通核的产额大于超核的产额;(2)正粒子p、Λ、d、3He、(?)的产额随着质心能量(?)的增加,先减少后增加;反粒子(?)、(?)、(?)、(?)、(?)的产额一直呈现增加的趋势,即高能Au-Au碰撞中,末态强子和核子的产生存在很强的能量依赖性;(3)反核与它们对应的正物质的比值随着碰撞时质心能量的增加而上升,最终趋近于1。为了研究高能Au-Au碰撞中核子和超子组合产生不同的原子核的难易程度及其能量依赖性,我们模拟计算了不同碰撞能量下组合产生原子核和超核的聚合参数BA以及差异性因子s3。结果表明:聚合参数BA存在很强的能量依赖性,当质心能量(?)增加时,BA先减少后增加,在20 GeV附近存在一个转变点,这很可能是由相变引起的;(?)H和3He的差异因子s3随碰撞能量的增加,开始较快增加,在20 GeV附近趋于饱和,其值约为0.8,这表明超核比普通核更难形成;而s3和(?)近似相等,这表明组合产生反原子核的难易程度与组合产生原子核相同。我们用模型计算得到的结果在误差范围内与已有的实验结果符合较好。
【图文】：

基本粒子,标准模型

开启了物理学新的篇章。我国和很多发达国家在高能物理领域有着较大的差距，国内目前还没有子碰撞的实验条件，一直以来都是通过国际合作借助国外的实验室来研究算机领域的进步，运用理论模型建立程序模型的方法成为了高能物理研手段之一。目前，我们国家正在筹划大型正负电子对撞机（higgs 工厂）14]，在不久的将来使我国的高能粒子物理研究有望达到世界领先水平。标准模型理论图 1.1 中所示，基本粒子包括三代夸克（紫色）、三代轻子（绿色）、传播的规范矢量玻色字（赤色）和解释质量由来的 Higgs 玻色字（黄色）。目达到的精度表明，夸克和轻子是再无内部结构的类点费米子。实际上，比小的强子之间存在的相互作用力，也是由其组成强子的基本粒通过交换播子来实现的。因此，粒子物理学可以运用这些基础粒子之间的相互作用索世界万物的奥秘。

示意图,相对论重离子碰撞,美国,示意图

1974 年找到了弱中性流的证据，1982-1983 年发现了 W 与 Z 玻色子的存在，后来实验组也直接观察到了 CP 破坏现象，这样实验上彻底证实了电弱统一理论。在实验中，还观测到了集体流、喷注淬火、璨夸克偶素压低等现象，这标志着在高能核-核碰撞实验中产生了 QGP，验证了 QCD 理论。在 2012 年，希格斯玻色字[19,20]，它是在标准模型中的最后一个，也是单独被列出来的最特殊的那一个基本粒子，终于被人们发现了，这标志着标准模型真正意义上的被确立。1.2.2 高能重离子碰撞过程高能重离子碰撞是通过接近光速运动的核与核之间剧烈的碰撞，重现了与宇宙大爆炸早期的高温、高密度相似的环境[21]，可以用于研究宇宙早期物质的形态、图 1.2 美国布鲁克海文（BNL）国家实验室的相对论重离子碰撞（RHIC）实验示意图。图 1.3 欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）分布示意图。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O571.4

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