质子-质子碰撞中光子标记的强子产生

发布时间：2020-08-02 10:13

【摘要】：20世纪70年代李政道等著名科学家预言,在极端相对论重离子碰撞中大量的能量短时间内集聚在有限的空间内,有可能形成一种高温高密的新物质形态。这种物质是由夸克与胶子组成,并且夸克与胶子不再禁闭在强子相中,称为夸克胶子等离子体(QGP)。这一预言推动了相关科学研究的发展。众多研究证明在宇宙大爆炸的初期可能产生了夸克胶子等离子体。因此,寻找QGP产生的信号并研究其性质,对了解宇宙的形成和演化有重大意义。最近几十年,世界各地研究机构建立了众多粒子对撞机,其中具有代表性的是美国BNL的RHIC和欧洲CERN的LHC,研究极端相对论重离子碰撞夸克胶子等离子体的产生。经过长时间的研究,科学家们提出了一些可以判定QGP产生的观测量。例如:奇异粒子产额的增加,J/φ产额压低,集体流效应,喷注淬火效应,大横动量光子的产生等。其中,光子不带电,不与其他粒子发生强相互作用,能够很容易被探测到,并且携带了碰撞初期的相关信息,作为探针信号具有很大优点。通常人们认为,高能核核碰撞中产生QGP,而高能核子-核子碰撞不产生QGP,因此,高能核子-核子碰撞中产生的粒子的特征,可以作为参照物来区分高能核核碰撞产生的粒子的特征变化,从而理解和判断核核碰撞中QGP的产生和性质。本文就是基于微扰QCD研究高能核子-核子碰撞中光子标记的大横动量强子的产生。我们首先在次领头阶的微扰QCD部分子模型下检查光子谱。在核子-核子碰撞中,硬散射过程光子产生分为:直接光子,即由康普顿过程或湮灭过程产生的光子,和碎裂光子,即末态部分子碎裂产生的光子。然后研究了核子-核子碰撞中RHIC/LHC能区光子标记的大横动量强子的产生。我们的数值结果一方面表明,不同对撞能量和光子强子不同横动量的条件下,理论结果与实验值结果符合较好,证明微扰QCD的强大预言能力。另一方面理论计算表明,关于光子标记的大横动量强子的Dpp(zT)谱,NLO的结果能够描述对1的实验数据,而LO的计算只能给出zT1的结果。事实上,LO情况下,用于标记的光子的横动量等于关联的喷注的初始横动量,关联的喷注碎裂的强子的横动量当然小于光子的横动量,因此LO只能描述zT1的事件。微扰QCD关于光子标记的大横动量强子的精确描述,特别是在接近zT=1或者zT1的区域,至少需要考虑到NLO的高阶计算。我们的研究对于校准QGP的硬探针信号的参照物有一定的促进意义。
【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】：O572.3
【图文】：

第二代逦Ｔ（２／３）逦ｓ（－ｌ／３）逦Ｍ－１）逦％（0）逡逑第二代逦Ｔ（２／３）逦６（－ｌ／３）逦ｒ（－ｌ）逦ｚ／Ｔ（０）逡逑图１．２：组成物质的基本粒子逡逑—２—逡逑

子等离子相的信号。那么在相对论重离子碰撞中，当两个原子核以近似光速的运逡逑动相互靠近时，大量的核－核相撞发生在它们的几何重叠区域，我们把两核重叠部逡逑分的边缘距核中心的距离称为碰撞参数ｂ邋（如图１．６），这个碰撞参数描绘了重离子逡逑碰撞的中心性。重叠区域的核子称为参与粒子（ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔｓ），它们是由参与碰撞逡逑的质子和中子组成，参加碰撞的核子总数表示为ｉＶｐａ７＿ｔ，在原子核重叠区域外部的逡逑核子称为旁观粒子（ｓｃｃｔａｔｏｒｓ），它们将继续移动且几乎不会对重尚子碰撞有影响。逡逑如果两个核里的核子间距满足小于的条件时，就说两个核子在它们的横向逡逑中心距离发生两体碰撞，发生两体碰撞的核子数记为ｉＶｇ，ｉＶｐａｒｔ与Ａ＾ｒｉ都可以根逡逑据邋Ｇｌａｕｂｅｒ邋Ｍｏｎｔｅ邋Ｃａｒｌｏ邋算法得出［１３］。逡逑实验上采取高能重离子碰撞的方法来生成夸克胶子等离子体（ＱＧＰ），具体过程逡逑分为以下几个阶段（如图１．７）：当两个原子核在加速器中被加速到接近光速时，然逡逑后做相对运动

ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｆｒｅｓｚｅ－ｏｕｔ逦＾逡逑图１．７：相对论重离子碰撞过程。此图来自文献［１５］逡逑为了在实验上实现核－核碰撞的过程，物理学家们提出了对撞机的设想，早在逡逑１９６２年在意大利Ｆｒａｓｃａｔｉ国家实验室建成了质心能量为０．５邋ＧｅＶ的世界上第一台逡逑对撞机，随后科学家们不停地建造能量不同的高能加速器，把质心能量从几个ＧｅＶ逡逑提高到几个ＴｅＶ的量级。其中著名的有美国ＢＮＬ相对论重离子对撞机ＲＨＩＣ逡逑（Ｒｅｌ－ａｔｉｖｉｓｔｉｃ邋Ｈｅａｖｙ邋Ｉｏｎ邋Ｃｏｌｌｉｄｅ），在邋１９９９邋年建成，其质心能量高达邋２００邋ＧｃＶ。以逡逑及欧洲研究中心ＣＥＲＮ的大型强子对撞机ＬＨＣ邋（Ｌａｒｇｅ邋Ｈａｄｒｏｎ邋ＣｏｌＭｃｒ），质心能逡逑量可达几个ＴｅＶ，是迄今为止人类打造的最大加速器。在人们的不断尝试，不断探逡逑—６—逡逑

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本文编号：2778376