高能重离子碰撞中的喷注介质相互作用

发布时间：2019-02-16 18:39

【摘要】：当喷注穿过夸克胶子等离子体时,其中的高能部分子可能与热密介质中的部分子发生多重散射并诱发韧致辐射从而导致其能量损失。因此在高能重离子碰撞中的高横动量强子谱相对于在核子核子碰撞中会出现相应的压低。这种现象被称为喷注淬火效应并被认为是夸克胶子等离子体产生的信号。在美国布鲁克海文的相对论重离子对撞机和欧洲核子中心的大型强子对撞机中的大量实验数据中,人们在强子谱的压低,双强子和光子强子关联上看到了更多的喷注淬火效应的证据。在LHC中,喷注淬火更加直观的表现在实验所观测到的双喷注和光子标记喷注的大横动量不对称度上。我们将喷注淬火现象理解为部分子在介质中传播所引起的多重散射和辐射过程的自然结果,为了模拟部分子在介质中的传播过程,我们通过对玻尔兹曼输运方程的蒙特卡洛模拟发展出了线性玻尔兹曼输运模型。在线性玻尔兹曼输运模型中,我们考虑了基于微扰QCD计算的完整的二到二弹性散射过程和诱发胶子辐射过程。在2到n过程的模拟中,我们发现整体能动量守恒的引入会改变辐射胶子的能量分布。为了细致的理解喷注-介质相互作用的微观机制,我们首先通过线性玻尔兹曼输运模型模拟了单个部分子在均匀介质中的传播过程。我们发现在传播过程的初期领头粒子的能量损失与路径长度成二次方上升,这个平方依赖关系会随着部分子在介质中不断损失能量而逐渐在传播过程的末期消失。由于部分子在介质中的速度大于介质中的声速,我们发现介质中被激发的部分子能量分布在空间上呈现出一个类似于马赫锥的结构。在对整体喷注的计算中,由于领头部分子损失的能量一部分留在了喷注锥角之内,领头喷注的能量损失要相对较小,对传播路径长度成一个更为清晰的平方依赖关系。领头部分子的能量损失和介质中热部分子的激发同时也会改变领头喷注的结构,使得喷注形状和喷注碎裂函数发生变化。在对相对论重离子碰撞中的喷注介质修正的研究中,我们通过Pythia模拟来得到初始部分子的动量分布,并使用一个3+1维理想流体力学模型来提供介质的演化的信息。我们首先计算了光子标记喷注和双喷注事件中的横动量不对称度以确定我们模型计算中的喷注-介质相互作用的强度。我们发现可以通过光子标记喷注横动量谱峰值位置在不同对心度碰撞中的偏移程度来直观和定量的抽取部分子能量损失对路径长度的依赖关系。在光子喷注方位角关联的计算结果表明,光子标记喷注事件中的非领头喷注产额在核核碰撞中被压低。同时我们计算了光子标记喷注的喷注形状和碎裂函数,并讨论了光子标记喷注碎裂函数的优越性。在双喷注的计算中,我们分别研究了领头喷注和非领头喷注的喷注结构并讨论了双喷注事件中的横动量平衡。为了进一步研究喷注介质相互作用,我们将能量低于阈值的部分子转换为流体力学方程中的源项来研究喷注传播过程中的能量沉积对介质的影响。我们将线性玻尔兹曼输运模型与event-by-event的3+1维流体力学模型结合并实现了对喷注输运和介质演化同步模拟从而发展出了CoLBT-Hydro模型。在这个模型的框架下,我们计算了RHIC能区高能重离子碰撞中的光子强子关联,我们发现光子标记喷注事件中强子谱在低横动量区相对于核子核子碰撞中的升高总是发生在PT2GeV的区域,而与标记光子的横动量无关,我们的计算结果被PHENIX实验数据所证实。在光子强子角关联的计算中,我们发现在减除去背景之后软强子相对光子的方位角分布总体展宽的同时在光子方向存在一个负值,这个负值来源于喷注穿过介质时在其传播路径上所引起的耗散流。这两种现象都是在夸克胶子等离子体中喷注所引起介质激发的直接证据。除了喷注之外,另外一种重要的QGP硬探针是重夸克。为了更全面的探索QGP的输运性质。我们在线性玻尔兹曼输运模型加入了重夸克的散射过程和胶子辐射过程并计算了夸克胶子等离子体中重夸克的能量损失及其对不同夸克质量的区别。在重夸克输运过程的早期,其弹性能量损失和非弹性能量损失大致相当,随着传播路径长度的增加,重夸克的受激胶子辐射过程逐渐成为重夸克的能量损失的主要来源。由于在存在质量分层效应,b夸克的能量损失要小于c夸克。我们通过一个同时考虑了重夸克碎裂过程和重组核过程的组合模型来描述重夸克的强子化过程。之后我们计算了高能重离子碰撞中D介子的R_(AA)和v_2。我们发现只通过领头阶微扰QCD计算的重夸克输运参数无法很好的描述D介子R_(AA)和V2实验结果。因此我们在模拟计算中引入了Kp因子和KT因子来改变输运参数在低动量和Tc附近的取值。我们发现在采用适当的参数化形式后我们可以同时描述RHIC和LHC能区D介子的R_(AA)和v_2。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O571.6

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本文编号：2424729