高能重离子碰撞中强子的光子诱导产生

发布时间：2020-06-02 11:42

【摘要】：量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)预言相对论核-核碰撞中心区域产生的高温高密条件会导致强子物质发生相变,形成夸克胶子等离子体(quark gluon plasma,QGP)。研究QGP的形成和演化是当前高能核物理领域的一个热门课题。为了研究QGP,科学家们基于不同的原理建立了许多模型,如微扰QCD模型和色玻璃凝聚(color glass condensate,CGC)模型。这些模型在一定的误差范围内都能较好地描述实验数据,以至于目前科学家们对QGP的形成和演化机制仍然不是很清楚。为了更深入地认识QGP,本论文利用微扰QCD因子化模型、非相对论量子色动力学因子化模型(non-relativistic quantum chromodynamics,NRQCD)和CGC模型研究了强子的光子诱导产生。本论文首先基于微扰QCD因子化模型,计算了大横动量强子的光子诱导产生截面。按照微扰QCD因子化模型,强子的产生截面可以因子化为三个部分,即部分子分布函数,部分子散射截面和强子的碎裂函数。对于部分子分布函数,在以往的计算中通常只考虑初始部分子而忽略了光子的影响,本论文将加入光子的贡献,计算强子的光子诱导产生。光子的诱导产生过程包括半硬直接光子过程、半硬分解光子过程、深度非弹性直接光子过程和深度非弹性分解光子过程。这四种光子诱导过程的数值计算结果表明:(1)在相对论重离子碰撞中光子诱导过程的贡献对强子的产生是一个重要的修正;(2)虽然在强子的产生中初始部分子的硬散射过程占主导地位,但是光子诱导过程的总贡献超过10%,因此不能忽略该部分的影响。在考虑光子诱导贡献后,微扰QCD因子化模型能很好的描述大横动量的K_s~0、Λ、K、π产生,此外光子诱导的贡献使得奇异性增强更加明显。其次,基于NRQCD因子化模型,我们计算了大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)能区的重夸克偶素产生。计算中我们考虑光子诱导过程和碎裂过程对粲夸克偶数(J/ψ、ψ(2S)、χ_(cJ)、η_c、h_c)和底夸克偶数(Υ(nS)、χ_(bJ)、η_b、h_b)产生的贡献。数值计算结果表明:(1)在高能情况下,由于胶子密度高,碎裂过程和直接过程一样重要;(2)在LHC能区质子-质子碰撞和铅-铅碰撞中光子诱导过程和碎裂过程都起非常重要的作用,因此不能忽略光诱导的贡献。最后,基于CGC模型,我们计算了矢量介子的光子诱导产生截面。在CGC模型下,矢量介子产生过程可看作是光子涨落成正反夸克对(偶极子),然后该偶极子与另一个核(核子)通过交换胶子发生相互作用,最终正反夸克对结合成矢量介子。为了准确描述矢量介子产生过程,我们在原有CGC矢量介子产生模型中引进了一个矢量介子质量依赖的偏度修正因子,该因子有效的弥补了产生截面对矢量介子种类的依赖关系。利用此偏度修正因子,我们计算了LHC能区的矢量介子产生,计算结果显示我们改进了的模型能很好的描述极端边缘高能质子-质子碰撞的J/ψ和ψ(2S)实验数据,也表明质量修正的偏度因子在领头阶矢量产生过程中起重要的作用。此外,为了提高模型的精度,我们还推广了领头阶CGC矢量介子产生模型到次领头水平。我们首先通过数值方法求解rcBK方程,获取色偶极子截面的数值表示,然后把该截面引入到CGC矢量介子产生模型中,以提高模型的精度。理论模型与实验数据对比发现,由次领头阶模型计算获得的χ~2/d.o.f小于领头阶模型的情况,由此表明次领头阶效应在描述矢量介子产生中具有不可忽略的作用。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.2

【参考文献】