相对论重离子碰撞中背端喷注关联形状的事件平面依赖性

发布时间：2020-04-13 10:33

【摘要】：在相对论重离子对撞中会产生一种全新的物质形态,即强耦合的夸克胶子等离子体(QGP)。在碰撞早期,入射核与靶核中的两个部分子之间有一定概率发生较大动量转移的非弹性散射,即硬散射。硬散射过程中会有较大的径向能量转移至横向,因此该程产生部分子会拥有很高的横动量(PT)。这些高PT的部分子会与QGP介质相互作用并且损失能量,这些部分子在强子化后形成的高能粒子束称为喷注。由于喷注的产生伴随着大动量转移,这种硬散射过程可以通过微扰量子色动力学来计算。另外由于喷注产生于碰撞早期,所以它们有足够时间与介质发生相互作用。所以人们认为喷注是研究QGP介质的良好探针。实验上,人们通常分析较高PT粒子的单举分布产额和相对于较高PT粒子的二粒子方位角关联来探究喷注-介质的相互作用。较高PT粒子的单举产额研究会因存在表面发射效应带来偏差,即碎裂成高PT粒子的部分子更可能是从靠近介质表面的区域发射出来,这些部分子与介质有着极少的相互作用,致使该观测量对于介质的核心部分不敏感。但是在二粒子喷注方位角关联分析中,考虑到高PT粒子对应的部分子的反弹喷注将会有很大可能经历最长的相互作用路径。所以利用二粒子关联方法研究背端关联将为我们研究介质的性质提供更有价值的信息。在二粒子关联分析中,首先会选取一个较高PT的粒子(称为触发粒子),并认为其来自于喷注,用其方向近似代替喷注的轴向。然后选取PT相对触发粒子较低的粒子(伴随粒子),伴随粒子包含了来源于同一喷注或其反弹喷注中的粒子。在二粒子关联分析中,我们需要各向异性流和共振态衰变的贡献为喷注关联分析中的背景本底,在实际分析中我们需要扣除。二阶各向异性流(椭圆流)背景本底通常利用ZYAM(Zero Yield at Minimum)方法扣除,该方法中椭圆流系数通过独立的流测量得到,椭圆流绝对幅度通过假设方位角差为1处无喷注关联来确定,该方法通常会引入额外的不确定度。另外由于对三角流和其它高阶流的贡献常被忽视,而近端的脊结构和远端的双峰关联就很有可能源于高阶流的贡献。在本论文中,我们详细介绍了自己发展出的二粒子喷注关联中扣除集体流背景本底的数据驱动方法。该方法主要的特点是不对集体流背景本底在形状和幅度上作任何估计,所以不会引入额外的不确定度。我们通过对高PT粒子在特定赝快度(η)区间限定一个较大的反弹pT(Px)来抬高该特定η区间内的背端喷注总数。然后我们只选取有着最高|Px|的那部分(10%)事例。我们定义了两个相对于中心快度区对称的η区间,-0.5η0和0η0.5,我们将靠近Px计算中对应的η区间的称为“近区”;另外一个称为“远区”。然后我们分别计算近区和远区内触发粒子与伴随粒子的二粒子关联。由于近区和远区相对于中心快度区对称,集体流对于近区和远区的贡献几乎相等。通过计算近区和远区二粒子关联函数的差值,集体流本底就会被抵消。但是由于不同的η间隔,背端喷注对于近区和远区的贡献存在显著差异,即对近区的喷注关联有着显著贡献,但是对于远区的喷注关联的贡献微乎其微。所以最后近区与远区的二粒子关联的差值只包含背端喷注关联贡献。我们利用只包含集体流成分的Toy模型和只包含喷注贡献的PYTHIA模型验证了该数据驱动方法的可行性与正确性,结果表明数据驱动方法在有效地扣除集体流贡献的同时,还可以较好地保留背端喷注关联形状。我们将该方法运用在实验数据分析上,我们选用RHIC-STAR在2011年采集200 GeV金核-金核数据,分析了 20-60%中心度下背端喷注关联宽度的事件平面依赖性。事件平面由STAR上的束流计数探测器(BBC)重建,BBC的η覆盖范围与中心快度区有若干个单位的η间隔,能够有效地降低触发粒子与BBC所重建出的事件平面之间的关联。我们采用了“展开”的方法修正了由于事件平面分辨率低下对结果带来的“涂抹”影响。我们看到了修正后的背端喷注关联形状的高斯宽度呈现出显著的事件平面关联性。我们的实验分析结果为喷注-介质相互作用提供了证据,同时表明相互作用的程度与喷注-介质相互作用的路径长度有明显关联,即更长的相互作用路径长度会有更多的相互作用。另外,我们还利用多相输运模型研究了初始动量各向异性(v2ini1)在末态中的残留率,我们发现末态部分子和末态带电强子相对于参与者平面(Participant Plane,PP)的椭圆流均对v2ini呈现出良好的线性依赖关系。我们用这里线性相关的斜率来表示残留率,发现对于末态部分子和末态强子的残留率随着pT的增大而增大,在pT≈2.5 GeV/c时,二者残存率都约为100%。另外残存率随着碰撞中心度和能量的增大而减小,这意味较强的末态相互作用会压低残存率。最后,我们还研究了相对于随机平面的初始动量各向异性(v2ini{Rnd}),结果表明v2ini{Rnd}不会残留到v2{PP}但是会残留到通过二粒子关联方法计算的椭圆流v2{2}。并且末态带电强子的v2{2}对vini{Rnd}成二次方依赖关系。
【图文】：

拉格朗日量,近似求解,玻色子,基本粒子

较小时的ＱＣＤ的拉格朗日量可以通过ｐＱＣＤ近似求解。但是在长距离或者小动逡逑量转移的情况下，ＰＱＣＤ方法不再适用，则需要利用格点ＱＣＤ邋（Ｌａｔｔｉｃｅ邋ＱＣＤ邋［１０］）逡逑方法求解。

动量转移,颜色标记,黑线,实验测量

逦逦逦邋＜ｔ邋ｕ逡逑」ｉ邋ｎｅｕｔｒｉｎｏ逦＾邋ｎｅｕｔｒｉｎｏ逦ｎｅｕｔｒｉｎｏ逦｜逦ｎ』０邋＞逡逑图１．１：标准模型框架下基本粒子表，从左至右的前三列为费米粒子，第四列为规逡逑范玻色子，第五列为希格斯玻色子［７］。逡逑其中为Ｄｉｒａｃ邋７矩阵，办为ＱＣＤ耦合常数。私，ａ对应一个味道为质量为逡逑的夸克的夸克场旋量波函数。ＦNB为非对易胶子场的场强张量。为胶子场，逡逑其中参数Ｃ从１到］Ｖｅ２邋—邋１邋（凡为色荷数目，３）。逡逑在微扰ＱＣＤ邋（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｖｅ邋ＱＣＤ，以下称ｐＱＣＤ）框架下，观测量均根据重逡逑整化耦合常数N希ǎ幔矗├幢泶铮卣模眩茫挠行я詈铣Ｊ梢员泶镂哄义希矗┤蓿掊澹体澹希病㈠危ǎ保玻╁义希矗簦翦錶M邋ｌｎ（／４／Ａ《ＣＤ）逡逑其中／／ｒ为重整化标度。当一个过程中的接近动量转移（Ｑ）的标度时
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O571.6

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