相对论重离子碰撞中的电磁探针

发布时间：2017-11-19 08:06

  本文关键词：相对论重离子碰撞中的电磁探针

  更多相关文章： 相对论重离子碰撞 夸克胶子等离子体 直接光子 双轻子 流体力学 不变质量谱 各向异性流 初始偏心度

【摘要】：从上个世纪开始,相对论重离子碰撞就被用来在实验室条件下研究高温高密条件下的QCD物质性质。RHIC和LHC这么多年来的大量实验结果表明,在高能量的重离子碰撞过程中可能形成了一种高温高密物质——强耦合的夸克胶子等离子体(sQGP)。对sQGP特性的研究成为一个重要课题,不仅关系到高能核物理本身,还涉及人类对早期宇宙的了解。sQGP的产生和特性研究大多是依赖于实验对强子的测量,比如横动量谱,各向异性流等等。由于这些强子在系统演化过程中受到后期的次级碰撞的影响,混杂了强子气体相的信息。光子、双轻子这样的电磁探针,能够在强耦合的夸克胶子等离子体中产生,又不再参与后来的强相互作用,可以不受影响地穿透整个系统,携带最干净、最直接的sQGP信息。在相对论重离子碰撞中,光子的来源有多种方式。在本文中,我们主要关心的是直接光子(direct photon)(扣除衰变贡献),主要包括快光子(prompt photons)和热光子。在部分子层次,它们可以通过康普顿散射和正反夸克湮灭产生,或者更高阶贡献。对于前者来说,碰撞部分子来自于初始核；对于后者来说,碰撞部分子来自于热化的QGP。热光子也可以通过强子气体相热辐射产生,主要是通过热化的强子之间的碰撞。实验观察到直接光子有较大的椭圆流,是目前本领域的困惑之一。传统的计算中不区分系统热化时间和QGP形成时间,得到的椭圆流比实验测量值小很多。考虑延迟QGP的形成时间,采用经过强子数据检验的流体力学模型,我们不仅能够解释直接光子的横动量谱,也能够解释直接光子的椭圆流。我们利用实验测量数据,尤其是直接光子的椭圆流,提取了QGP的形成时间,约为2 fm/c。然后,我们给出了直接光子的高阶流vn(n=3,4,5)的预测。双轻子和直接光子一样,也是QGP的穿透探针。为了检验推迟的QGP形成机制,我们构造了双轻子计算框架,并且运用了EPOS流体完成了200GeV能量AuAu碰撞的初步计算。对于双轻子,其产生于碰撞系统演化的整个过程,不同阶段产生的双轻子有不同的动力学特征：在双轻子低不变质量区域(]LMR:Mn1.1GeV/2),双轻子主要来自于矢量介子(ρ,ω,φ)的衰变,而介质对于这些矢量介子的谱函数的修正,可能会被看作是手征对称恢复的信号；在双轻子中间不变质量区域(IMR：1.1GeV/cMⅡ3GeV/c2),人们普遍认为双轻子主要来源于QGP物质的热辐射,同时,在更高的质心系能量下,重味夸克衰变,如击cc→l+l-X,对于双轻子的贡献明显增大,而且,介质对于这部分贡献也可能存在一定的修正；在双轻子高不变质量区域(H1MR:MⅡ3GeV/c2),双轻子主要来自于碰撞最初阶段的"Drell-Yan"过程,以及重夸克偶素贡献。本文展示了（S_(NN)）~（1/2）=200GeV的Au+Au碰撞中双电子的不变质量谱：在QGP相,我们对比了微扰QCD和格点QCD两种方法,发现只在低不变质量区域内有差异；在强子相运用向前散射振幅方法来计算辐射率；运用3+1维EPOS流体完成时空积分后,得到了热的双电子的不变质量谱；对于Cocktail贡献,我们直接运用STAR Cocktail实验数据(它包括了π0,η,η,ω,φ,J/ψ,cc,bb的衰变或者Dalitz衰变以及Drell-Yan过程的贡献),由此成功解释不同中心度下实验测量的双电子不变质量谱。最后本论文还展示了(?)SNN=200GeV的Au+Au碰撞中热双电子的各向异性流vn(n=2,3,4,5)。研究了从QGP相和强子气体相辐射的高阶流特性,高阶流对碰撞中心度(反应偏心度)的依赖以及对阶次n的依赖。双轻子工作框架仅仅刚刚建成热辐射的计算,进一步关于Cocktail的工作尚待进行。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O572.33

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本文编号：1202852