ALICE实验中5.02 TeV碰撞能量下双喷注横动量不对称性的研究

发布时间：2020-11-16 13:32

　　 夸克和胶子被认为是基本粒子,它们之间的相互作用可以用量子色动力学(QCD)进行描述,即:在普通的核物质相中这些夸克和胶子被禁闭在核子内,从核物质内提取出自由的夸克是不可能的。格点量子色动力学(LQCD)预言,在极端高温、高密条件下,夸克和胶子从核物质中退禁闭出来变成自由的夸克和胶子,形成夸克胶子等离子体(Quark-Gluon-Plasma,QGP)。这种QGP物质相被认为存在于宇宙大爆炸后的瞬间,之后宇宙迅速的膨胀冷却形成稳定的核物质相即当今宇宙。研究QGP的形成过程以及它的性质,能够帮助我们了解宇宙的演化。因此,对QGP产生及其性质的研究,已成为高能核物理领域研究的重要课题之一。在实验室条件下,人们利用建造的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC)和大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)等大型实验装置加速束流进行碰撞,从而研究QGP的产生及其性质。LHC位于欧洲核研究中心(CERN),是目前世界上最大的粒子加速器,而大型重离子对撞机(A Large Ion Collider Experiment,ALICE)是LHC上运行的主要实验之一,它的主要目的是通过重离子碰撞研究QGP的产生过程及其性质。实验室中,QGP存在时间极短,人们一般无法直接观测,只能通过末态产物的信息检验和判断QGP是否产生,从而研究它的性质。在碰撞过程中,碰撞束流经过超导电磁场加速到接近相对论光速发生碰撞,束流内部核子因碰撞而互相传递、转移横动量,当核子内部转移的横动量很大时的过程称之为硬散射(Hard Scattering)。硬散射过程会产生背对背的高横动量部分子(夸克和胶子),这些高横动量的部分子经过辐射,最终强子化为末态稳定存在的强子。来自同一硬散射过程的部分子碎裂出来的强子束流会准直在一个有限的空间,这些强子所形成的束流称为喷注(jet)。而硬散射过程产生的部分子由于方位角的背对背最终形成两个背对背的喷注,它们之间的夹角△φ≈π,能量近似相等,这样产生的一对喷注称为双喷注(Dijet)。在重离子碰撞中,极端高温高密环境形成QGP热密物质,硬散射产生的部分子在穿越QGP时,会与热密物质发生相互作用从而损失能量,这种现象被称为喷注淬火(Jet Quenching)。损失的能量,会改变喷注的飞行方向和能动量,从而导致双喷注之间的夹角偏离△φ≈ π和背对背喷注之间的能量不对称,由于喷注产生于碰撞初期,早于QGP的生成,因此这些性质的改变能够反映QGP物质对喷注的相互作用信息,因此,喷注是研究QGP信号的重要探针。本论文的研究工作,正是基于喷注作为QGP研究的重要探针开展,研究双喷注之间的横动量不对称性。目前,ATLAS和CMS通过研究高横动量双喷注的方位角和横动量,得到了双喷注在核-核碰撞中的方位角加宽以及横动量的不对称性。而通过研究末态带电粒子的产额及其性质我们知道,硬散射过程产生的低横动量的喷注与QGP热密物质的相互作用过程更加复杂,对能量损失更为敏感,因而对低能喷注的研究能更好更细致的探究QGP的性质。本课题主要期望,利用ALICE特有的探测器对低横动量的喷注展开研究,通过与相同条件下的质子-质子碰撞结果比较,测量低能双喷注横动量不对称性,研究喷注淬火现象。本次分析,我们利用2015年ALICE探测器采集的质心碰撞能量为5.02 TeV的数据样本。首先对数据样本进行质量检测(Quality Assessment),确保选择的数据来自真实的物理碰撞过程,并对数据进行物理选择。然后对径迹和喷注进行蒙特卡洛(Monte Carlo)分析,为后面的修正做铺垫。最后,研究质子-质子和铅-铅碰撞中的双喷注横动量对称性,通过对比分析,研究喷注淬火效应对双喷注性质的影响。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O572.243
【部分图文】：

和碰撞中心度，以及研究夸克胶子等离子体这一新物质相的实验阐述研究生期间分析此课题的动机。??模型??理中，标准模型（Ｓｔａｎｄａｒｄ?Ｍｏｄｅｌ，ＳＭ）是描述基本粒子和粒子间标准模型共６１种基本粒子，包含费米子和规范玻色子，图１．１展细信息规范玻色子是自旋ｓ?＝?１的粒子，包括光子（Ｙ）、胶子（ｇ?）、子是自旋ｘ?＝?１／２的粒子，每个费米子都对应一个反粒子，包括６。夸克还有一种称为“味道”的自由度，目前发现的夸克共有６上（ｕ），下（ｄ），奇异（ｓ），粲（ｃ），底（ｂ）和顶⑴夸克。费米子可代由４种基本粒子组成，第一代基本粒子由于其质量小比较稳定基本粒子不稳定，它们会在十分短的时间内衰变成第一代粒子ｒａ要区别是夸克参与强相互作用，而轻子不参与强相互作用。自然夸克组成，称为强子。强子分为两类：重子和介子。重子由三种质子（ｕｕｄ）和中子（ｕｄｄ）。介子由一个夸克和一个反夸克组成，比ｓｉｉ）和？ｔ＋（ｕＺ）。??１ｓｔ?２ｎｄ?３ｒｄ?：??

用和弱相互作用。粒子之间的相互作用通过媒介粒子进行，比如：光子传递的是电??磁相互作用，而胶子传递强相互作用，…＂和，玻色子传递弱相互作用，而夸克和??轻子在希格斯场中通过希格斯玻色子的交换产生质量，如图１．２所示。电磁相互作??用可以用量子电动力学（ＱＥＤ）描述，而夸克和胶子之间的强相互作用可以用量子色??动力学（ＱＣＤ）描述。??１?＼?／?ｐｈｏｔｏｎ?／?Ｉ??＼?Ｈ丨ｇｇｓｂｏｓｏｎ?Ｉ??ｗｅａｋ?ｂｏｓｏｎｓ??图１．２基本粒子的相互作用??Ｉ．２量子色动力学（ＱＣＤ）??量子色动力学理论是描述强相互作用的非阿贝尔规范场理论，“非阿贝尔”意??味着不可对易性，即描述三种色荷的矩阵间的乘法是不可对易的。部分子（夸克和胶??子）之间的强相互作用是通过交换色荷进行的，色荷类似于量子电动力学（ＱＨＤ）的电??荷。电荷分为正电荷和负电荷，而色荷有三种：红、蓝和绿，以及对应的反色荷，??分别为：反红、反蓝和反绿。传递色相互作用的胶子本身也是带色荷的，因而胶子??之间也有色相互作用，这种性质导致ＱＣＤ具有迥异于ＱＥＤ的性质。每一个夸克??携带单一色荷⑶

硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??Ｖ?＝?－－＾－?＋?ｋｒ，?（１３?ｒ??表示强相互作用的耦合常数，ｒ表示夸克之间的距离，ｙｔ＾ｌＧｅＶ／ｆ增加，第二项起主导作用，导致夸克禁闭。而渐进自由和夸克禁个主要性质。??尔势表达式可以得出，夸克和反夸克之间的势能与ｒ和耦合常数有反夸克之间的距离增加，势能增加，正反夸克分离，在真空中，产和反夸克对，详细过程如图１．３所示。??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;全球首套厕所污水自动消毒系统开发成功[J];给水排水动态;2005年04期

2 聂茂武;马国亮;;整体喷注的输运模型研究[J];核技术;2014年10期

3 汪海请，刘永长，贺萍，宋军;喷注贯穿距离研究中的几个问题[J];柴油机;1995年06期

4 王佐民;轴对称阻塞喷注中的声源分布[J];声学学报;1987年03期

5 彭清高;;喷注乙二醇防冻工艺在高压含硫气井采气中的应用[J];天然气工业;1987年03期

6 蒋洪奎;;小孔喷注降噪在铸造车间的应用[J];中国铸机;1987年05期

7 汤梅馨;连铸机中间罐新耐火材料[J];冶金设备;1988年04期

8 李德桃,朱亚娜;ZS4S1喷油嘴在无旋流场中喷注贯穿的研究[J];内燃机工程;1988年02期

9 洪忠达;;矿用石膏在井下的应用[J];煤炭科学技术;1988年08期

10 汤小萍;任意;郑世良;;直喷式柴油机燃油喷注的非定常模拟计算与试验研究[J];安徽工学院学报;1988年04期

相关博士学位论文 前10条

1 张时空;爬升弹道RBCC超燃模态性能研究[D];西北工业大学;2017年

2 张宇杰;超声速来流下壁面气体喷注流动混合机理研究[D];国防科学技术大学;2017年

3 张乐;喷注在致密核介质中的传输以及光子和胶子韧致辐射过程[D];华中师范大学;2018年

4 陈蔚;高能重离子碰撞中喷注引起的介质激发[D];华中师范大学;2018年

5 罗覃;高能重离子碰撞中的喷注介质相互作用[D];华中师范大学;2017年

6 陈时勇;相对论重离子碰撞中整体喷注观测量的研究[D];华中师范大学;2017年

7 程鸾;喷注淬火的集体流与演化效应和强作用介质的热化[D];华中师范大学;2009年

8 何云存;高能重离子碰撞中整体喷注的次领头阶产额[D];华中师范大学;2012年

9 陈晓芳;相对论重离子碰撞中喷注淬火效应下的唯象研究[D];华中师范大学;2011年

10 江琨;相对论重离子碰撞中背向喷注关联的测量[D];中国科学技术大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 罗愿;冷核物质效应对于双整体喷注的影响[D];华中师范大学;2018年

2 段君德;超声速来流中气体燃料喷注混合过程研究[D];国防科学技术大学;2016年

3 徐鸿鸽;正负电子对撞中Higgs喷注的时空结构研究[D];中国地质大学;2018年

4 尹天天;高多重数重离子碰撞环境中喷注性质的研究[D];华中师范大学;2018年

5 朱光甫;ALICE实验中5.02 TeV碰撞能量下双喷注横动量不对称性的研究[D];华中师范大学;2018年

6 王乾君;夸克胶子等离子体中喷注能量损耗的数值研究[D];北京工业大学;2016年

7 朱燕;热密物质中喷注传播的模拟研究[D];华中师范大学;2010年

8 赵俊盈;初态涨落对喷注能量损失的影响[D];华中师范大学;2014年

9 王昌;小孔喷注复合式消声器综合性能分析与优化[D];太原理工大学;2015年

10 孙健;连续旋转爆震发动机喷注混合及工作过程研究[D];国防科学技术大学;2014年

本文编号：2886290