ALICE实验上能量为13TeV质子—质子碰撞中奇异粒子在喷注及UE背景中的产额测量

发布时间：2020-04-18 09:42

【摘要】：人类对于未知事物的好奇心促进着科学的发展。对于宇宙起源的研究,人类一直处于探索阶段。在高能物理实验中,通过将原子核加速到接近光速,并令其发生碰撞来研究极端高温高密条件下的物质形态一一夸克-胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma,QGP)。QGP被认为是在宇宙大爆炸后极短时间内存在的物质形态,因此研究QGP对于宇宙演化的研究具有重要的意义。本文则是基于LHC-ALICE实验质子-质子碰撞的数据展开的研究。ALICE实验的物理目标是研究高能重离子碰撞中强相互作用物质以及QGP的性质。在高能物理实验中已经测量了许多与QGP有关的物理量。其中奇异粒子产额的抬高是最早提出的QGP的特征信号之一。因此研究奇异粒子对QGP的理解尤为重要。在ALICE实验近期的研究中,观测到了质子-质子碰撞及质子-铅核碰撞系统中A/Ks0的增强现象,奇异粒子在小系统中的增强效应,以及在高多重数质子-质子碰撞系统和质子-铅核碰撞系统中观测到了多奇异粒子产额随多重数增强的现象。为此,我们期望通过测量13 TeV能量下质子-质子碰撞系统喷注中∧(∧)、Ks0以及三-((?))的产额,对小系统中类似QGP的信号进行启发性的研究。本文首先从量子色动力学(QCD)出发介绍了研究QGP的重要性,以及QGP物质产生的特征信号。并且进一步分析了本工作所涉及的奇异粒子及多奇异粒子对QCGP研究的重要性。总结了近年来在ALICE高能重离子碰撞,以及质子-铅核和质子-质子碰撞系统下所得的实验结果。第二章详细介绍了本分析所使用的ALICE实验的实验装置。第三章介绍了所分析的粒子性质,包括:V0粒子、以及(?)-((?))粒子,并详细介绍了分析流程和方法。第四章详细描述效率修正及系统误差的来源。最后一章展示了本分析的初步成果,并对分析工作进行了简短的总结和未来工作的展望。
【图文】：

格点,中能,密度,夸克

子内的状态转化形成一种新的物质形态一一ＱＧＰ邋＂’２１。按照格点量子色动力学（ＬＱＣＤ逡逑）的预言，当系统达到临界温度Ｉ；？１５４ＭｃＶ时，系统的能量密度发生一个迅速的提逡逑升邋＇邋如图１．１，，系统的能量密度在乃附近有抬高，大于Ｔｃ后趋于平坦。图中箭头表逡逑示了无相互作用的部分子气体的极限。逡逑Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑１６．０邋－逦＿＾逡逑ＨＯ邋ｅ／Ｔ＾逦＾ｓｂ＾４逡逑１２．０邋？逦＾￣逡逑８０逦Ｉ逡逑６．０逦Ｕ逦３邋ｆｌａｖｏｕｒ邋逦逡逑ＪＴ逦２＋１邋ｆｌａｖｏｕｒ邋逦逡逑４．０逦Ｕ逦２邋ｆｌａｖｏｕｒ邋逦逡逑２邋0邋ｊ逦－逡逑０．０逦￣￣１逦１逦＇逦１逦１逦１逦逡逑１．０逦１．５逦２．０逦２．５逦３．０逦３．５逦４．０逡逑图１．１格点ＱＣＤ中能量密度与Ｔ／Ｔｅ的函数关系逡逑在宇宙大爆炸初期，宇宙的温度约为１０２８邋ｃＶ，由宇宙的标准模型可知，当时可能逡逑只有轻子和夸克的存在。而此时的夸克处在解禁闭的状态，从而形成ＱＧＰ。因此研逡逑究ＱＧＰ不仅对认识深层次物质结构意义重大，而且对宇宙演化的研究也具有非常重要逡逑

相图,相图,多奇异粒子

逦２００逦４００逦６００邋８００邋１０００邋１２００邋１４００邋１６００逡逑巳ａｒｙｏｎ邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｐｏｔｅｎｔｉａ卜邋ＭＢ（ＭｅＶ）逡逑图１．２邋ＱＣＤ相图逡逑如图１．２为ＱＣＤ相图，它描述了核物质的能量与重子化学势之间的关系。在高能逡逑物理实验中，我们可以通过提高粒子碰撞能量来得到ＱＧＰ。但是因为ＱＧＰ相存在的时逡逑间极短，因此不能对ＱＧＰ进行直接观测。而在碰撞初期产生的ＱＧＰ随着时间的演化逡逑形成可观测的末态粒子。因此可以通过观测末态粒子来研究ＱＧＰ的性质。其中ＱＧＰ产逡逑生的特征信号包括双轻子的产生、Ｊ／屯抑制、光子的产生、奇异性产生等。逡逑１．２邋（多）奇异粒子研究的重要性逡逑到现在为止，在高能物理实验中己经测量了许多与ＱＧＰ有关的物理量。如通过测逡逑量粒子的谱线来探宄ＱＧＰ介质的温度，得到关于ＱＧＰ集体流的信息以及由ＱＧＰ到强逡逑子相变的冻结的条件；通过测量集体流可以研究ＱＧＰ强子化模型；通过测量各向异性逡逑流研究ＱＧＰ的一些性质（如ＱＧＰ的粘滞系数）等。而在高能重离子碰撞中奇异粒子产额逡逑的抬高是最早提出的ＱＧＰ的特征信号之一邋＞７１。且多奇异粒子散射截面小，因此期望逡逑多奇异粒子对ＱＧＰ的性质更敏感。逡逑如图１．３，我们可以看到，在高能重离子碰撞实验中，多奇异粒子的产额会随着参逡逑与体个数的增加而增加。并且我们可以看到粒子含有的奇异夸克数越多
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.2

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