光锥规范下硬热圈重求和及介质修正的部分子碎裂函数的演化方程

发布时间：2020-09-24 18:36

【摘要】：现有物理学理论认为,宇宙诞生后的百万分之几秒内,宇宙中曾存在过一种被称为“夸克—胶子等离子体”的物质。科学家们希望通过迷你“宇宙大爆炸”实验,即重离子碰撞实验,解开宇宙形成之谜。实验上,将两个重核加速到接近光速后使它们对头碰撞,产生高温条件。对撞瞬间产生的高温相当于太阳核心温度的10万倍,即10万亿度。据信这个温度就是137亿年前宇宙大爆炸刚刚发生后百万分之几秒内的温度。在这—温度下将产生“夸克—胶子等离子体”。对夸克-胶子等离子体的膨胀和冷却过程进行研究,观察它如何形成最终构成当前宇宙物质的粒子。在相对论重离子碰撞中夸克胶子解紧闭,产生自由高能的夸克和胶子(即部分子),部分子与介质发生多重散射,与此同时部分子还会辐射胶子,直至逃离高温的介质,在真空中强子化。通过喷注重建,来理解喷注与介质之间的相互作用机制。目前有这几种物理机制描述部分子在介质中的能量损失,如HT,GLV,AMY,BDMPS。喷注淬火(Jet quenching)描述的是重离子碰撞中产生的部分子,在逃离介质的过程中损失能量,这包括碰撞能量损失和辐射能量损失,在实验上观测到强子的喷注。实验上,通过和质子—质子碰撞对比,大家发现在核子—核子碰撞中高横动量区域强子谱有压低。为了量化核修正效应,大家定义了RAA核修正因子。对于轻夸克,辐射能量损失是主要的,碰撞能量损失是次要的,但也不能忽略。对于重夸克,在低能和中能区域,碰撞能量损失是主要的。但在高能区域,辐射能量损失是主要的。由于QCD渐近自由的性质,许多高能散射过程都可以用微扰QCD来分析。在绝大数情况中分析都是以因子化形式进行的,把散射截面中微扰可计算的部分和非微扰可计算的部分分开。如果确定了末态中的强子,那么就可把碎裂函数当成因子化公式的非微扰部分来输入。一般而言,碎裂函数描述的是带色荷的夸克和胶子强子化成色中性粒子的过程,像强子或者光子。通过比较重离子碰撞实验测得的碎裂函数和真空中测得的碎裂函数,我们可以量化部分子在穿越QGP时与介质发生相互作用的大小和能量损失。碎裂函数是非微扰的物理量,目前只能通过实验来提取。真空中碎裂函数可以通过单举湮灭过程(SIA)、深度非弹性散射(DIS)、质子—质子碰撞等实验来提取。反过来,喷注也对介质产生影响。目前可利用玻尔兹曼方程和喷注加流体模型模拟介质的演化过程。本文中,首先我们推导出了光锥规范硬热圈重求和的胶子传播子,然后计算光锥规范下横向和径向的硬热圈自能,并且我们得到了与库伦规范和协变年规范一样的玻色子耗散关系。虽然光锥规范与库伦规范下硬热圈重求和的胶子传播子的分子张量形式不一样,但是我们通过计算硬夸克和硬胶子的阻尼率,两种规范可以得到一样的计算结果,即可证明光锥规范硬热圈重求和的胶子传播子是规范不依赖的。第二部分工作,首先介绍了介质修正硬过程的部分子碎裂函数。由于硬过程,我们使用了光锥规范下裸的夸克和胶子,计算领头阶的修正,有红外发散和共线发散。红外发散,可以使用虚修正来抵消。通过重新定义部分子碎裂函数,来吸收共线发散,碎裂函数变成了标度依赖的。对所有散射和衰变的贡献求和,可以得到相互耦合部分子碎裂函数的演化方程。以上都是硬过程对部分子碎裂函数的修正。在此基础上,我们考虑软过程对碎裂函数的修正。有了硬热圈重求和的传播子,我们计算了介质修正软过程的部分子碎裂函数。由于使用了热圈重求和的传播子,没有红外发散。我们还考虑了多重关联软胶子散射对部分子碎裂函数的影响。多重关联的软胶子散射对部分子碎裂函数有压低效应,即LPM效应。相对于多重无关联散射的Bethe-Heitler谱,在多重相关联的软胶子散射中LPM(Landau-Pomeranchuk-Migidal)效应压低胶子的辐射率,影响观测到的辐射谱。LPM效应与喷注穿越的介质长度正相关。最后基于软过程修正和LPM效应修正的碎裂函数,我们得到了修正后的部分子碎裂函数的演化方程。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.2
【图文】：

丨：强子到ＱＧＰ的相图。横坐标表示重子化学势，纵坐标是另外一个重要的课题是研究夸克胶子等离子两个，一是大爆炸后１０邋ＰＳ左右的温度极高的还有一种就是，通过重离子碰撞，实现夸克的

图２．１．１：深度非弹性散射最低阶费曼图，其中黑圈代表质子弹性形状因子逡逑

图２．１．２：电子－质子非弹性散射过程逡逑的散射角，Ｄ是立体角，五和￡＇分别是入射是相对论电子在Ｃｏｕｌｏｍｂ场中的散射截面，逡逑／ｄｃｒ、邋４ａ２（Ｅ＇）２逦２邋９逡逑（ｄＱＬ，邋＝邋－ｅＴ－ｃｏｓ邋Ｉ－＾ 邋＝（—）逦（１邋＋邋－＾ｒｔａｎ２－）（５（ｙ－＾－）邋．ｄＱ．ｄＥ＇逦２Ｍ２逦２邋２Ｍ逡逑ｆ＞．ｇ邋＝邋Ｍｖ。当取实验室系卞＝0时，ｖ邋＝邋ｇ0邋＝射能量和出射能量。逡逑构，应由式（２．１．５）确定，类似于（２．１．９）的计算＋邋＾Ｆ２邋＋邋＾－（Ｆ，邋＋邋ｋＦ２）２邋ｔａｎ２邋．＾ｄＣｌ＾ｏｎＥ１邋１邋ＡＭ２邋２逦２Ｍ７逦２逡逑

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本文编号：2826114