重离子碰撞中状态方程和旁观子对椭圆流影响的模型研究

发布时间：2020-07-02 23:16

【摘要】：在自然界中,夸克和胶子因为强相互作用被禁闭在强子中,只有当达到高温高密的极端条件时,强子才会解禁闭,形成新的物质形态——夸克-胶子等离子体(QGP)。量子色动力学(QCD)被认为是描述物质强相互作用的基本理论,而强相互作用描述的核物质的相结构我们可以用二维的QCD相图来表示。格点QCD的计算表明,当重子化学势为零时,从强子物质到QGP的相变是平滑穿越,而当重子化学势很大时,发生的相变是一阶相变。因此,平滑穿越和一阶相变的边界必然存在一个过渡点,这个点就是QCD相变临界点。在当前相对论重离子碰撞中,人们最大的兴趣之一就是确定这个临界点的位置,探究QCD相图的结构。在相对论重离子碰撞实验中,为了了解碰撞早期产生物质的性质,我们需要借助末态粒子的动力学信息来构造一些可观测量。椭圆流(v2)描述了动量空间末态粒子方位角分布的各向异性,对碰撞早期演化状态比较敏感,是研究QCD相图结构的重要观测量之一。如果相变是一阶相变,系统压强在相变发生时几乎不变,压强与能量密度的比值p/e会逐渐减小,直到达到一个最小值,这个过程被称为状态方程(EOS)的软化。因此,在相对论重离子碰撞中,研究状态方程对椭圆流的影响对于我们确定QCD临界点也有着十分重要的意义。本文利用一个微观输运模型JAM,系统地研究了 3.29GeV≤√SNN≤7GeV的Au+Au碰撞中椭圆流的各种特征,包括v2的中心度依赖、快度依赖、横动量依赖和能量依赖。我们重点探究了状态方程、弱衰变、强子散射以及旁观子对椭圆流的影响。在JAM模型中,我们通过分别施加平均场和吸引轨道效应,来模拟状态方程两种不同的影响。当我们加入平均场势时,系统的压强变大,状态方程会变硬,导致椭圆流减小。然而,当我们对两体散射选择吸引轨道时,系统压强变小,状态方程会软化,使得椭圆流增加。随着碰撞能量的增加,平均场和状态方程软化对椭圆流的影响会变小。这表明椭圆流对状态方程高度敏感,在高重子密度区域内v2的增加也许可以作为一阶相变的信号。另一方面,我们发现弱衰变对椭圆流没有明显影响,强子散射会增加椭圆流,旁观子的挤压效应会压制椭圆流,而且旁观子的作用随着碰撞能量的增加会变小。值得注意的是,在施加平均场势的情况下,旁观子对椭圆流的影响会增强,也就是说平均场会增加旁观子的挤压效应。
【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】：O571.6
【图文】：

相图,高密,早期宇宙,相图

图１－１核物质的ＱＣＤ相图［１３］逡逑由于ＱＧＰ的产生必须要有高温、高密的条件，我们可以期待在三个地方找到逡逑ＱＧＰ物质：如图１－１所示，早期宇宙、中子星的核心和相对论重离子碰撞的早期。逡逑根据理论计算表明，从强子相到ＱＧＰ相变的能量密度只有几个ＧｅＶ／ｆｉｎ３，而在重离逡逑子碰撞实验中我们可以实现远高于这个能量密度的条件，所以除了高温的早期宇宙逡逑和高密的早期宇宙之外，我们也可能在相对重离子碰撞中实现高温高密的条件来产逡逑２逡逑

相对论重离子碰撞,演化过程

制造出超高温的条件，然后产生出高温高密的核物质，这就为我们研究ＱＣＤ相结逡逑构和ＱＧＰ的性质提供了理想的实验条件。逡逑相对论重离子碰撞过程［１４］如图１－２所示，主要经历了以下几个演化阶段：逡逑ｈａｄｒｏｎｉｃ邋ｐｈａｓｅ逡逑ＱＧＰ邋ａｎｄ逦ａｎｄ邋ｆｒｅｅｚｅ－ｏｕｔ逡逑ｉｎｉｔｉａｌ邋Ｓｔａｔｅ逦ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ邋ｅｘｐａｎｓｉｏｎ逦令逡逑ｐｒｅ－ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ逦ｈａｄｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ逦＊逡逑图１－２相对论重离子碰撞的演化过程逡逑（１）当两个入射的原子核被加速到接近光速发生碰撞时，这两个入射核由于洛逡逑伦兹收缩效应被压缩成与入射方向垂直的“圆盘”状，它们将很快地穿过对方，并逡逑且在重叠区域发生激烈反应，形成非平衡的部分子状态，这就是预平衡状态。逡逑３逡逑

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