色玻璃凝聚框架下的高能质子-原子核碰撞的研究
发布时间：2021-06-03 18:42
早在20世纪90年代,人们就提出了色玻璃凝聚（Color Glass Condendate,CGC）的想法去描述参与碰撞的高能强子中的小动量份额胶子的剧增以及最终达到饱和的现象,那时欧洲的大型强子对撞机（Large Hadron Collider,LHC）和布鲁克海文（Brookhaven）国家实验室的相对论重离子对撞机（Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC）还未启动。2012年,人们在大型强子对撞机上的高能重离子碰撞（heavy-ion collisions）实验中观察到似乎确有一种含有饱和胶子的新物质形态产生,给出了色玻璃凝聚物质形态存在的切实信号。本论文将介绍色玻璃凝聚理论框架下的色多极子（multipole）或多点关联函数（multipointfunction）在高能质子-原子和碰撞中扮演的重要角色,并计算八极子在大Nc极限下的解析表达式,并以此总结出一个2n极子的普遍解析表达式。我们以n=3为例演示怎样由我们总结的公式得到六极子的表达式。最后我们还讨论一种特殊情况:当多极子的坐标发生重合时多极子的表达式。然后我们将研究色玻璃凝聚理论框架下高...
【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】：67 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１随着强子能量增加，小０：部分子（特别是胶子）的数量会急剧增加，最终达到饱和状态
实验探测到的质子中的夸克和胶子的数量将会快速增加从而形成一个极端致密的系统。??该系统被极高密度的带有色荷的部分子（特别是胶子）完全填满，并最终达到饱和状态，??这个过程的描述如图１．１。??部分子密度??／？?？？？?？＼迅速增加??低能：?＿？ｉＳＢｆｔ?Ｉ高能??图１．１随着强子能量增加，小０：部分子（特别是胶子）的数量会急剧增加，最终达到饱和状态。??Ｈ１和ＺＥＵＳ合作组测量了深度非弹性散射（ｄｅｅｐ?ｉｎｅｌａｓｔｉｃ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?Ｄ丨Ｓ）中质子内??的价夸克、海夸克和胶子分布函数的值对比约肯ｘ（Ｂｊｏｒｋｅｎ?：ｒ）（或者中心碰撞能量）和横??动量转移量的平方（Ｑ２）（或者探针的分辨率）的依赖关系，如图１．２。从图中我们可以看??到随着比约肯：ｒ的减小（或者中心碰撞能量的增大），胶子和海夸克的数量会急剧增大，??而价夸克所占比例则相应减少，其中胶子的数量又占主导。然而胶子数量不会无节制地??增大而是最终趋于饱和，所以色玻璃凝聚又叫做胶子饱和（ｇｌｕｏｎ?ｓａｔｕｒａｔｉｏ丨１）或小ｘ物理??（ｓｍａｌｌ?ｘ?ｐｈｙｓｉｃｓ）。??我们将在后面的章节详细介绍色玻璃凝聚理论和该理论的相关应用。??本论文的内容安排如下：第一章是介绍量子色动力学、高能重离子碰撞和色玻璃凝??聚的引言。第二章介绍色玻璃凝聚的理论基础。第三
－。组做的氘核－金核对撞实验［１６，１７］则表现出更明显的信号。在氘核－金核对撞实验中，不??应该有夸克胶子等离子体（ｑｕａｒｋ－ｇｌｕｏｎ?ｐｌａｓｍａ，?ＱＧＰ）产生，然而人们却观察到在大快度??区末态强子产额有明显的压低。这似乎预示着，氘核并不是跟金核中的质子或中子发生??独立的碰撞，而是同时撞上了一束质子。或者说，金核中密集的胶子场就像一团粘稠的??糨糊，让沿着氘核入射方向的粒子很难产生并通过。这是色玻璃凝聚理论给出的一个很??好的预测和解释［１８］。??在２０１２年，大型强子对撞机上的ＣＭＳ?（ＣｏｍｐａｃｔＭｕｏｎ?Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）组发现在质子－铅??核对撞实验［１９］以及他们之后做的一些包括铅核－铅核对撞实验［２０－２２］中，一些出射方??向相互关联的粒子对飞射出来。这些实验都看到了高能重离子碰撞中涌现出来的末态粒??子以一种有趣且超出预期的方式发生了相互关联，并在图像上表现为一个小的“隆起”，??因为看起来像一个山脊这个隆起被称作一个“脊（ｒｉｄｇｅ）”，如图２．１?［１９］。这种反常的??末态粒子出射方向上的关联恰恰可能是在粒子相互碰撞的时候由色玻璃凝聚现象引起??的。“脊效应（ｒｉｄｇｅ?ｅｆｆｅｃｔ）”的发现促使我们去深入思考在高能重离子碰撞中是怎样的??初态物质形态导致了相对论重离子对撞机和大型强子对撞机上产生的末态粒子表现出来??的相互关联。??ＣＭＳ?ｐＰｂ?＼ｆｓ＾；?＝?５．０２?ＴｅＶ，?＜?３５?⑷?ＣＭＳ?ｐＰｂ?＼［ｓ＾?＝?５．０２?ＴｅＶ，?Ｎ＾ｎｅ?＞１１０?（ｂ）??
本文编号：3211041
【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】：67 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１随着强子能量增加，小０：部分子（特别是胶子）的数量会急剧增加，最终达到饱和状态
实验探测到的质子中的夸克和胶子的数量将会快速增加从而形成一个极端致密的系统。??该系统被极高密度的带有色荷的部分子（特别是胶子）完全填满，并最终达到饱和状态，??这个过程的描述如图１．１。??部分子密度??／？?？？？?？＼迅速增加??低能：?＿？ｉＳＢｆｔ?Ｉ高能??图１．１随着强子能量增加，小０：部分子（特别是胶子）的数量会急剧增加，最终达到饱和状态。??Ｈ１和ＺＥＵＳ合作组测量了深度非弹性散射（ｄｅｅｐ?ｉｎｅｌａｓｔｉｃ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?Ｄ丨Ｓ）中质子内??的价夸克、海夸克和胶子分布函数的值对比约肯ｘ（Ｂｊｏｒｋｅｎ?：ｒ）（或者中心碰撞能量）和横??动量转移量的平方（Ｑ２）（或者探针的分辨率）的依赖关系，如图１．２。从图中我们可以看??到随着比约肯：ｒ的减小（或者中心碰撞能量的增大），胶子和海夸克的数量会急剧增大，??而价夸克所占比例则相应减少，其中胶子的数量又占主导。然而胶子数量不会无节制地??增大而是最终趋于饱和，所以色玻璃凝聚又叫做胶子饱和（ｇｌｕｏｎ?ｓａｔｕｒａｔｉｏ丨１）或小ｘ物理??（ｓｍａｌｌ?ｘ?ｐｈｙｓｉｃｓ）。??我们将在后面的章节详细介绍色玻璃凝聚理论和该理论的相关应用。??本论文的内容安排如下：第一章是介绍量子色动力学、高能重离子碰撞和色玻璃凝??聚的引言。第二章介绍色玻璃凝聚的理论基础。第三
－。组做的氘核－金核对撞实验［１６，１７］则表现出更明显的信号。在氘核－金核对撞实验中，不??应该有夸克胶子等离子体（ｑｕａｒｋ－ｇｌｕｏｎ?ｐｌａｓｍａ，?ＱＧＰ）产生，然而人们却观察到在大快度??区末态强子产额有明显的压低。这似乎预示着，氘核并不是跟金核中的质子或中子发生??独立的碰撞，而是同时撞上了一束质子。或者说，金核中密集的胶子场就像一团粘稠的??糨糊，让沿着氘核入射方向的粒子很难产生并通过。这是色玻璃凝聚理论给出的一个很??好的预测和解释［１８］。??在２０１２年，大型强子对撞机上的ＣＭＳ?（ＣｏｍｐａｃｔＭｕｏｎ?Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）组发现在质子－铅??核对撞实验［１９］以及他们之后做的一些包括铅核－铅核对撞实验［２０－２２］中，一些出射方??向相互关联的粒子对飞射出来。这些实验都看到了高能重离子碰撞中涌现出来的末态粒??子以一种有趣且超出预期的方式发生了相互关联，并在图像上表现为一个小的“隆起”，??因为看起来像一个山脊这个隆起被称作一个“脊（ｒｉｄｇｅ）”，如图２．１?［１９］。这种反常的??末态粒子出射方向上的关联恰恰可能是在粒子相互碰撞的时候由色玻璃凝聚现象引起??的。“脊效应（ｒｉｄｇｅ?ｅｆｆｅｃｔ）”的发现促使我们去深入思考在高能重离子碰撞中是怎样的??初态物质形态导致了相对论重离子对撞机和大型强子对撞机上产生的末态粒子表现出来??的相互关联。??ＣＭＳ?ｐＰｂ?＼ｆｓ＾；?＝?５．０２?ＴｅＶ，?＜?３５?⑷?ＣＭＳ?ｐＰｂ?＼［ｓ＾?＝?５．０２?ＴｅＶ，?Ｎ＾ｎｅ?＞１１０?（ｂ）??
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