基于次领头阶微扰量子色动力学的核子-核子碰撞中整体喷注产生
发布时间：2021-02-20 23:16
美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）,近二十年先后开展了一系列的高能重离子碰撞实验。大量的实验数据和理论分析表明,这些高能重离子碰撞实验产生了一种高温高密的新物质形态-夸克胶子等离子体（QGP）。碰撞初始阶段产生的大横动量部分子喷注穿过高温高密的QGP介质时,会遭遇介质部分子多重散射诱发辐射胶子而损失能量,这种现象称为喷注淬火效应。通过喷注淬火对QGP高温高密性质作精确的层析研究,需要准确理解和计算初态部分子喷注的产生。部分子喷注或整体喷注定义为在快度-方位角空间内一束集中在一定锥角范围内的部分子的集合。理论上计算初态部分子喷注的产生,可以通过末态强子的信息基于一定的算法重构间接得到,例如AMPT等唯像模型,也可以通过微扰量子色动力学（pQCD）的解析计算基于一定的算法得到。高能核子-核子碰撞的部分子硬散射过程（HS:Hard Scattering）会产生大量的高能部分子。领头阶pQCD的2→2过程给出两个部分子,分别单独构成两个喷注。次领头阶pQCD的2→3过程给出三个部分子,要么分别单独构成三个喷注,要么其中两个部分子基于...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１：相对论重离子碰撞的演化过程??
硕士学位论文??卜廳Ｒ，Ｓ丽Ｉｓ???第一章引言??１．１相对论重离子碰撞??理论预言了，在极端高温髙密状态下，强子中的夸克会解除紧闭，产生一种新??的物质形态ＱＧＰ（Ｑｕａｒｋ?Ｇｌｕｏｎ?Ｐｈａｓｍａ）［ｌ－４］。研宄ＱＧＰ的性质对于宇宙的初始状??态，粒子物理标准模型都具有重要意义。??ｑｑｐ?ａｎｄ?ｈ＾ｌｒｏｔｉｉｃ?ｉ＾ｉａｓｅ??ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｔａｔｅ?ｈｙｄｒ＾？ｍｉｃ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ＾??Ｍ?？?ｒ?．．??ｐｒｅ－？｜ｕＨｉｂｒ！ｕｍ?＾％ｃｔｒｏ＾＾ｏｎ?＊＊??图１．１：相对论重离子碰撞的演化过程??通过相对论重离子碰撞，可以将粒子的动能转化为热能，创造出足够大的能量??和足够高的温度来产生ＱＧＰ物质来研宄其性质。如图１．１所示，我们可以看到ＱＧＰ在??重离子碰撞中产生和演化的过程。在实验中，两个原子核被加速到接近光速，具有??极高的能量。这对被加速到接近光速的原子核在其运动方向上由于洛伦兹收缩效应??会被压缩成没有厚度的圆盘。在碰撞的瞬间，能量会沉积在其重叠区域，这样会使??得碰撞中心的能量密度非常高，从而使被禁闭在核子内部的夸克和胶子得以解除禁??闭释放出来，进入渐近自由的状态。这些夸克和胶子在高温高密的系统中发生强烈??—ｒ??图１．２：相对论重离子碰撞的时空演化示意图??—１—??
间的相互作用会停止。最终系统温度演化到动力学冷却??温度。时，这些末态强子被探测器所探测到。??研宄部分子在穿越ＱＧＰ介质时的能量损失，是得到ＱＧＰ热力学性质以及输运??性质的重要手段。这个能量损失的过程也被称为喷注淬火（Ｊｅｔ?ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）。就目前??来说，很多实验结果都证明了存在喷注淬火效应，其中一个就是来自ＲＨＩＣ?（Ｒｅｌａ？??ｔｉｖｉｓｔｉｃ?Ｈｅａｖｙ?Ｉｏｎ?Ｃｏｌｌｉｄｅｒ）?的实验，在实验中，?ＡｕＡｕ?碰撞中大横动量强子产额相对??于ｐｐ碰撞的压低问。如图１．３所示。在图１．３的左侧是核子－核子碰撞过程，图中硬散??射过程产生了一对背靠背的大横动量部分子，随后这对部分子碎裂成末态强子。在??图１．３的右侧是核－核碰撞过程，由于ＱＧＰ介质的存在使部分子与介质发生相互作用??从而损失能量，导致了末态强子产额的压低。??７＊?／?Ｌｅａｄｉｎｇ??Ｐａｒｔｉｃｌｅ??，哪产?ｈａｄｒｏｎ＾?ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ??一／ｓｓ??ｆ?ｌｅａｄｉｎｇ??＊?ｐａｒｔｉｃｌｅ??Ｎ－Ｎ?ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ??ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?Ａ－Ａ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??图１．３：大横动量强子谱压低??１．２喷注??喷注是从一个能量非常高的夸克或者胶子碎裂而来的一束强子。由于夸克禁??闭，在高能重离子碰撞中产生的部分子，也就是夸克和胶子，最后会碎裂成强子，??实验仪器不能直接探测到部分子，只能探测到末态的强子。要想得到部分子的信??息，只有通过对这些末态强子重构喷注来间接得到。因此，喷注作为联系末态可观??测量和微扰可计算的部分子之间的桥梁，一直以来都是高能物理研宄的热点。??—２—??
本文编号：3043495
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１：相对论重离子碰撞的演化过程??
硕士学位论文??卜廳Ｒ，Ｓ丽Ｉｓ???第一章引言??１．１相对论重离子碰撞??理论预言了，在极端高温髙密状态下，强子中的夸克会解除紧闭，产生一种新??的物质形态ＱＧＰ（Ｑｕａｒｋ?Ｇｌｕｏｎ?Ｐｈａｓｍａ）［ｌ－４］。研宄ＱＧＰ的性质对于宇宙的初始状??态，粒子物理标准模型都具有重要意义。??ｑｑｐ?ａｎｄ?ｈ＾ｌｒｏｔｉｉｃ?ｉ＾ｉａｓｅ??ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｔａｔｅ?ｈｙｄｒ＾？ｍｉｃ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ＾??Ｍ?？?ｒ?．．??ｐｒｅ－？｜ｕＨｉｂｒ！ｕｍ?＾％ｃｔｒｏ＾＾ｏｎ?＊＊??图１．１：相对论重离子碰撞的演化过程??通过相对论重离子碰撞，可以将粒子的动能转化为热能，创造出足够大的能量??和足够高的温度来产生ＱＧＰ物质来研宄其性质。如图１．１所示，我们可以看到ＱＧＰ在??重离子碰撞中产生和演化的过程。在实验中，两个原子核被加速到接近光速，具有??极高的能量。这对被加速到接近光速的原子核在其运动方向上由于洛伦兹收缩效应??会被压缩成没有厚度的圆盘。在碰撞的瞬间，能量会沉积在其重叠区域，这样会使??得碰撞中心的能量密度非常高，从而使被禁闭在核子内部的夸克和胶子得以解除禁??闭释放出来，进入渐近自由的状态。这些夸克和胶子在高温高密的系统中发生强烈??—ｒ??图１．２：相对论重离子碰撞的时空演化示意图??—１—??
间的相互作用会停止。最终系统温度演化到动力学冷却??温度。时，这些末态强子被探测器所探测到。??研宄部分子在穿越ＱＧＰ介质时的能量损失，是得到ＱＧＰ热力学性质以及输运??性质的重要手段。这个能量损失的过程也被称为喷注淬火（Ｊｅｔ?ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）。就目前??来说，很多实验结果都证明了存在喷注淬火效应，其中一个就是来自ＲＨＩＣ?（Ｒｅｌａ？??ｔｉｖｉｓｔｉｃ?Ｈｅａｖｙ?Ｉｏｎ?Ｃｏｌｌｉｄｅｒ）?的实验，在实验中，?ＡｕＡｕ?碰撞中大横动量强子产额相对??于ｐｐ碰撞的压低问。如图１．３所示。在图１．３的左侧是核子－核子碰撞过程，图中硬散??射过程产生了一对背靠背的大横动量部分子，随后这对部分子碎裂成末态强子。在??图１．３的右侧是核－核碰撞过程，由于ＱＧＰ介质的存在使部分子与介质发生相互作用??从而损失能量，导致了末态强子产额的压低。??７＊?／?Ｌｅａｄｉｎｇ??Ｐａｒｔｉｃｌｅ??，哪产?ｈａｄｒｏｎ＾?ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ??一／ｓｓ??ｆ?ｌｅａｄｉｎｇ??＊?ｐａｒｔｉｃｌｅ??Ｎ－Ｎ?ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ??ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?Ａ－Ａ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??图１．３：大横动量强子谱压低??１．２喷注??喷注是从一个能量非常高的夸克或者胶子碎裂而来的一束强子。由于夸克禁??闭，在高能重离子碰撞中产生的部分子，也就是夸克和胶子，最后会碎裂成强子，??实验仪器不能直接探测到部分子，只能探测到末态的强子。要想得到部分子的信??息，只有通过对这些末态强子重构喷注来间接得到。因此，喷注作为联系末态可观??测量和微扰可计算的部分子之间的桥梁，一直以来都是高能物理研宄的热点。??—２—??
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