高能碰撞中末态产物的横动量与多重数分布

发布时间：2017-09-03 03:17

  本文关键词：高能碰撞中末态产物的横动量与多重数分布

  更多相关文章： 多源热模型 相对论重离子碰撞 横动量 多重数

【摘要】：上世纪七十年代,李政道等人预言了在相对论能量下进行重离子碰撞,极有可能形成局域高温高密环境从而产生夸克-胶子等离子体(QGP),这使得高能碰撞领域得到了飞速的发展。许多物理研究者,投身于探究粒子产生机制,寻求质量本源的工作中。但由于系统反应时间都非常短,人们无法对碰撞过程进行直接测量,只能通过对产生的末态产物(粒子和碎片)的探测研究,推测碰撞系统的具体演化过程。为此,人们建立了各种各样的唯象模型对高能的核-核碰撞实验进行模拟。末态产物的横动量与多重数分布是高能碰撞实验中重要的观测量,对研究高能碰撞系统起着重要的作用。在本论文中,我们主要研究了高能碰撞实验中产生的末态产物的横动量和多重数分布,主要工作分为三部分：第一部分,在多源热模型的理论框架下,分析了高能碰撞中末态粒子的横动量分布。首先,使用了多组分的厄兰(Erlang)分布不仅描述了高能的质子-质子(pp)、质子(氘)-核[p(d)A]、核-核(AA)多个碰撞系统中粒子的横动量分布,而且对大型强子对撞机(LHC)能区p-Pb和Pb-Pb碰撞中由软激发过程和硬散射过程贡献的横动量谱进行了统一分析。模型假设,在碰撞过程中,依据不同的碰撞机制、几何关系等,可把产生的多个发射源分成几个组,每个组的贡献满足一个厄兰分布。多组分厄兰分布的贡献则是对每一组贡献的加权叠加。我们的计算结果能很好地描述相关实验数据,并通过分析参量得到了平均横动量与质心能量、粒子质量和快度之间的依赖关系,及发射源个数或有效的参加者部分子数与快度、粒子质量和中心度之间的依赖关系。结果还显示出,在p-Pb和Pb-Pb碰撞中的软过程贡献比率都大于硬过程的贡献比率。其次,通过分析pp、p-Pb和Pb-Pb碰撞的横动量谱,比较了二组分的玻尔兹曼分布和萨利斯(Tsallis)统计分布。在计算过程中有3+2个自由参量被引入,玻尔兹曼参量为两个温度和一个比率(T1、T2和k1),两个温度对应于发射源的不同温度,可以反映出相互作用系统的温度涨落；萨利斯统计参量为温度和非平衡度或熵指数(T和q),温度T对应于整个系统的温度。两个分布的计算结果都较好地符合了ALICE和LHCb实验合作组的实验数据。为了得到更清晰的温度参量在不同分布之间的关系,对所用方法进行了改进,采用(二组分)玻尔兹曼和(二组分)萨利斯分布描述了相对论重离子对撞机(RHIC)和LHC能区的重离子碰撞实验,对提取的玻尔兹曼温度和萨利斯温度进行了比较分析。我们的计算结果对实验数据描述得很好,玻尔兹曼温度与萨利斯温度之间存在着明显的线性关系。第二部分,为了掌握更多的核-核碰撞相互作用机制和粒子产生信息,主要研究了碰撞中末态产物的多重数分布。首先,研究了在较宽质心能量范围内,末态粒子的快度、参加者部分的贡献率与质心能量的依赖关系,并为提取声速提供了另一种可行方法。基于改进的朗道模型与参加者-旁观者模型,采用了一个四组分的朗道模型,每一组分的贡献分别对应于碰撞产生的射弹核旁观者、射弹核参加者、靶核参加者和靶核旁观者四部分。四组分的朗道模型也可纳入多源热模型的框架内。通过与多个实验组探测的pp或质子-反质子(pp)碰撞的实验数据的比较分析,发现模型结果能够很好地描述较大能量范围的单位赝快度区间的多重数分布,并从赝快度的分布宽度中提取出了声速参量,所得结果与强子共振气模型及格点QCD(量子色动力学)理论的计算结果相符。其次,利用多源热模型对112Sn+112Sn和124Sn+124Sn反应中类射弹碎片同位素的产生截面进行了研究。在同位素中,中子数可以看作为类中子多重数。对于同位素的产生截面,则可通过类中子多重数分布按比例给出。结果显示,模型能很好地描述同位素的产生截面,同时拟合参量也能够得到很好的解释。第三部分,采用改进的多源热模型,分析了高能重离子碰撞中的横动量和赝快度分布,得到了在快度空间中领头靶核子、靶柱、射弹柱与领头射弹核子各自的贡献,并根据拟合参量值给出了该碰撞中的快度分布。我们发现,在横动量分布中,起主要影响作用的是温度和非平衡度；在赝快度分布中,起主要影响作用的是快度移动和领头核子的贡献比率。同时,我们还给出了,在动力学冻结时刻,带电粒子在不同空间、不同中心度范围的散布点示意图,使人们能够直观地了解粒子的分布状态。
【关键词】：多源热模型 相对论重离子碰撞 横动量 多重数
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O571.6
【目录】：

• 中文摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第一章 引言14-18
• 第二章 研究背景和理论基础18-40
• 2.1 标准模型介绍18-20
• 2.2 量子色动力学20-24
• 2.3 研究QGP的重要性24-26
• 2.4 相对论重离子碰撞26-32
• 2.4.1 碰撞几何和演化26-27
• 2.4.2 碰撞中心度27-29
• 2.4.3 碰撞初始条件29-32
• 2.5 集体流32-36
• 2.6 快度与赝快度36-40
• 第三章 多组分厄兰分布对粒子分布的研究40-68
• 3.1 多源热模型40-43
• 3.2 高能pp、p(d)A和AA碰撞中末态粒子的横动量分布43-58
• 3.2.1 计算方法43-45
• 3.2.2 与实验数据对比45-56
• 3.2.3 小结与讨论56-58
• 3.3 高能核碰撞实验中的“软”过程和“硬”过程58-68
• 3.3.1 计算方法58-60
• 3.3.2 与实验数据对比60-65
• 3.3.3 另一中提取硬过程贡献比率的方法65-66
• 3.3.4 小结与讨论66-68
• 第四章 基于对横动量的描述比较玻尔兹曼与萨利斯分布68-100
• 4.1 在LHC能区比较玻尔兹曼分布与萨利斯分布68-80
• 4.1.1 计算方法69-70
• 4.1.2 与实验数据对比70-78
• 4.1.3 小结与讨论78-80
• 4.2 基于LHC和RHIC重离子数据比较玻尔兹曼和萨利斯温度80-100
• 4.2.1 计算方法80-83
• 4.2.2 与实验数据对比83-98
• 4.2.3 小结与讨论98-100
• 第五章 多重数分布100-114
• 5.1 不同能量核子-核子碰撞中的赝快度分布100-108
• 5.1.1 模型介绍101-102
• 5.1.2 与实验数据对比102-107
• 5.1.3 小结与讨论107-108
• 5.2 ~(112)Sn+~(112)Sn和~(124)Sn+~(124)Sn反应中碎片同位素的产生截面108-114
• 5.2.1 计算方法108-109
• 5.2.2 与实验数据对比109-112
• 5.2.3 本节总结112-114
• 第六章 从横动量与赝快度分布中提取新的分布114-122
• 6.1 模型与方法介绍114-115
• 6.2 与实验数据对比115-121
• 6.3 本章总结121-122
• 第七章 总结与展望122-126
• 参考文献126-144
• 攻读学位期间取得的研究成果144-145
• 致谢145-146
• 个人简况及联系方式146-147
• 承诺书147-148

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本文编号：782533