中能重离子碰撞中热密核物质性质的研究

发布时间：2017-05-05 07:04

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【摘要】：极端条件下的核物质状态方程一直是核物理领域的重要研究方向，而重离子碰撞中的径向流、温度、熵密度等物理观测量是研究高热密核物质性质的重要探针。本论文系统地介绍了中能重离子碰撞中热密核物质性质及动力学过程的研究，包括三个部分：中能重离子碰撞中径向流的研究；中能重离子碰撞中核修正因子的研究；中能重离子碰撞中核介质效应的研究。 本文的第一部分工作，研究了重离子碰撞中径向流与热运动的耦合情况。利用同位旋依赖的量子分子动力学模型，计算了1A GeV下Au+Au重离子碰撞中各种粒子产额谱，并与FOPI/EOS实验结果进行比较，发现能够很好符合实验结果。利用爆炸波模型的分布函数来拟合质子的横质量谱，提取了热力学冻结状态下的径向流和温度。研究发现1A GeV的Au+Au中心碰撞中提取的径向流强度与FOPI、EOS的实验结果接近，并且从中心碰撞到周边碰撞，径向流逐渐减小，而热力学冻结温度几乎没有变化。另外，用描述单一热源发射的玻尔兹曼分布来拟合质子谱，发现在横动量区并不能很好拟合质子谱，这表明用带有径向流的热源来描述重离子碰撞系统的必要性。 本文第二部分工作是首次将核修正因子引入到中能重离子碰撞的研究中。RHIC-STAR实验组通过研究发现核修正因子在高横动量区域有明显的压制，是夸克胶子等离子体存在的重要证据之一。本文，首次系统地研究了中能重离子碰撞中的核修正因子情况。利用同位旋依赖的量子分子动力学模型，研究给出Au+Au1AGeV碰撞中的质子谱，并提取了核修正因子RCP，发现结果与KaoS实验结果在误差范围内一致。同时发现RCP无明显的核状态方程依赖性，但有比较强的中心度依赖。另外，RCP随横向动量的增加而增加，这与另外一个核修正因子RAA具有相同横动量依赖趋势。研究发现，这是由于径向流和早期的核子核子多重硬散射过程（Cronin效应）共同造成的。我们也研究了π介子的核修正因子情况。研究发现，与质子的核修正因子比较，π介子的核修正因子有不同的横动量依赖性，在低横动量区，其先随横动量增加而增加，而后在高横动量横动量大于0.3GeV/c部分则变化不大。我们发现π介子与质子不同的动力学过程，是造成这种差异的主要原因。 为了进一步深入理解核修正因子，我们考虑将径向流和随机热运动对RCP的影响退耦合。在扣除径向流的影响后得到热化的RCP，发现它在中低横动量区（小于0.6GeV/c）对横动量没有依赖关系，而在横动量大于0.6GeV/c后，仍然显著增加。这表明在中低横动量段区，RCP的增长主要是由于径向流的存在而引起的，随机热运动对RCP无影响，而在高横动量区，Cronin效应仍然存在，是造成此时RCP在高横动量增长的原因。 本文的第三部分工作，是进一步分析重离子碰撞中的热密物质的介质效应。本文研究了核子核子散射截面对核修正因子RCP的影响。研究发现在介质核子核子散射截面的大小与径向流的大小及核修正因子的增长速度呈正相关，预示着核修正因子或许可以作为在核子在介质截面大小的有效探针。为深入研究π介子动力学过程，我们将π的吸收过程（π+N→）去掉，发现π基本呈各向同性发射，其RCP也无横动量依赖性，这说明吸收过程是π动力学过程的主要影响因素，而库仑效应的影响很小。另外，本文也尝试用高能π介子来研究核阴影效应。研究发现高能π介子主要是在早期通过直接产生或者硬粒子衰变产生并发射。我们提取了靶核快度区的弹核一侧N0（px方向）与靶核一侧N180（负px方向）的π介子产额比N0/N180。它在高横动量处下降且小于1，表明靶快度区向弹核一侧发射的高横动量π因被弹核所阻止而受到压制，，这也证实高能π介子是早期发射。
【关键词】：核物质状态方程 核阻止本领 径向流 核修正因子 核介质效应
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（上海应用物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O571.6
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 目录11-18
• 第一章 引言18-36
• 1.1 重离子核反应概述18-20
• 1.2 中能重离子碰撞的研究现状20-29
• 1.2.1 重离子碰撞的时间演化20-22
• 1.2.2 核物质状态方程22-23
• 1.2.3 核阻止本领与核穿透现象23-25
• 1.2.4 集体流25-29
• 1.3 核修正因子的研究介绍29-33
• 1.4 本论文的主要研究内容33-36
• 第二章 重离子反应中的理论模型36-56
• 2.1 BUU模型38-40
• 2.2 量子分子动力学模型40-52
• 2.2.1 初始化42-43
• 2.2.2 QMD模型的输运方程43-45
• 2.2.3 哈密顿量描述45-48
• 2.2.4 两体碰撞48-50
• 2.2.5 泡利阻塞50-51
• 2.2.6 并合模型51-52
• 2.3 Glauber模型52-56
• 第三章 中能重离子碰撞中的径向流研究56-70
• 3.1 相关实验数据来源说明56-57
• 3.1.1 实验数据相关56-57
• 3.1.2 IQMD模拟相关57
• 3.2 爆炸波模型介绍57-59
• 3.3 横动量谱的拟合59-62
• 3.4 径向流、径向流参数和温度62-65
• 3.5 对π介子的横质量谱的拟合65-70
• 第四章 中能重离子碰撞中核修正因子的研究70-86
• 4.1 有效核子核子碰撞数的确定70-71
• 4.2 核修正因子R_(CP)和R_(AA)71-79
• 4.2.1 和实验比较的结果72-75
• 4.2.2 质子、π的R_(CP)75-79
• 4.3 热化的核修正因子79-80
• 4.3.1 热力学冻结时间及半径的确定79-80
• 4.3.2 径向流的扣除方法80
• 4.3.3 热化的核修正因子R_(CP)~(th)80
• 4.4 核修正因子R_(CP)的能量依赖性80-86
• 第五章 中能重离子碰撞中的核介质效应研究86-94
• 5.1 在介质核子核子反应截面86-90
• 5.1.1 对径向流的影响87
• 5.1.2 对R_(CP)的影响87-90
• 5.2 π介子吸收效应90-94
• 第六章 总结与展望94-98
• 6.1 总结94-95
• 6.2 展望95-98
• 参考文献98-108
• 发表论文和学术报告清单108-111
• 物理常数表111

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吕明;马余刚;张国强;陈金辉;方德清;曹喜光;周铖龙;何万冰;代智涛;刘应都;王婷婷;;1 A GeV下Au+Au反应中的径向流的Blast-wave方法分析[J];核技术;2014年10期

2 马余刚,张虎勇,沈文庆;中能重离子核反应的碎裂、集体流和其同位旋效应[J];物理学进展;2002年01期

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本文编号：345848