RHIC和LHC能量下大橫動(dòng)量強(qiáng)子譜的壓低.pdf

1、夸克膠子等離子體(QGP)是量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)預(yù)言的強(qiáng)子物質(zhì)在高溫高密時(shí)的一種狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候強(qiáng)子物質(zhì)中被禁閉的夸克可以以夸克自由度存在。QGP被認(rèn)為是宇宙大爆炸之后很短時(shí)間內(nèi)的物質(zhì)狀態(tài)，因而研究QGP對更好地理解宇宙的演化和量子色動(dòng)力學(xué)本身都是很重要的。現(xiàn)在位于美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的相對論重離子對撞機(jī)（RHIC）以及歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)上的重離子對撞實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為已經(jīng)產(chǎn)生了QGP物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)上探測QGP的可觀測量主要

2、是小橫動(dòng)量強(qiáng)子的集體流行為和大橫動(dòng)量強(qiáng)子譜的壓低。后者被稱為噴注淬火，本文將對它進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　在重離子碰撞過程中，硬散射產(chǎn)生的大橫動(dòng)量的部分子在穿過周圍的QGP時(shí)會(huì)與QGP中的物質(zhì)相互作用而損失能量，造成部分子碎裂產(chǎn)生的大橫動(dòng)量強(qiáng)子的產(chǎn)額降低。在微擾QCD的計(jì)算中，強(qiáng)子的橫動(dòng)量譜可以通過初態(tài)部分子分布函數(shù)、兩部分子的散射截面和末態(tài)部分子碎裂函數(shù)的卷積得到。由于噴注淬火的主要原因是末態(tài)部分子與介質(zhì)的相互作用，因此我們可以引入

3、介質(zhì)修正的碎裂函數(shù)來包含相互作用的信息，以此計(jì)算被介質(zhì)修正的強(qiáng)子譜。
　　在電子與原子核的深度非彈散射過程中，被虛光子擊出的部分子在穿過周圍的冷核介質(zhì)時(shí)也會(huì)損失能量造成強(qiáng)子譜的壓低。在高扭度框架下，末態(tài)部分子與介質(zhì)的相互作用誘發(fā)的膠子輻射可以被視為對真空中劈裂函數(shù)的修正。介質(zhì)修正的碎裂函數(shù)可以通過求解介質(zhì)修正的DGLAP(mDGLAP)演化方程得到。mDGLAP演化方程是在電子與原子核的深度非彈散射過程中被推導(dǎo)出來的，文獻(xiàn)[45]

4、的作者們通過嚴(yán)格求解mDGLAP演化方程并計(jì)算核修正因子可以解釋HERMES實(shí)驗(yàn)組的數(shù)據(jù)。
　　本文繼續(xù)文獻(xiàn)[45]的工作，把理論框架從深度非彈過程推廣到重離子碰撞過程。這個(gè)時(shí)候我們認(rèn)識到解mDGLA演化方程時(shí)，作為輸入的初始條件是非常重要的。把文獻(xiàn)[45]中用到的簡單的初始條件使用到重離子碰撞過程中是不能解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的。
　　借鑒其他理論組用輻射膠子譜得到的淬火因子跟真空中碎裂函數(shù)卷積得到介質(zhì)修正的碎裂函數(shù)的方法。我們在高

5、扭度框架下也計(jì)算了部分子輻射的膠子譜和淬火因子，但我們只用它來得到解mDGLAP演化方程需要的初始條件。用這樣的初始條件得到的碎裂函數(shù)，我們可以同時(shí)描述HERMES上的深度非彈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和RHIC上的重離子碰撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　LHC上的重離子碰撞實(shí)驗(yàn)提供了更高能量范圍的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也對理論提出了更嚴(yán)格的要求。好多理論組發(fā)現(xiàn)，把RHIC能量的框架推廣的LHC能量下會(huì)高估大橫動(dòng)量處強(qiáng)子譜的壓低。后來大家認(rèn)識到，如果讓LHC能量下的耦合常數(shù)

6、變小，可以解決這個(gè)問題。我們一開始也遇到了這個(gè)問題，調(diào)節(jié)耦合常數(shù)之后確實(shí)可以同時(shí)描述RHIC和LHC上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　我們還提出了另一種機(jī)制來解釋它。由于高扭度貢獻(xiàn)是被標(biāo)度Q2的倒數(shù)1/Q2壓低的，因此高扭度修正主要來自于Q2較小時(shí)的貢獻(xiàn)。能量大的部分子，它的虛度演化到給定Q2比能量小的部分子需要的時(shí)間更長。也就是能量大的部分子在虛度處于給定Q2時(shí)處于介質(zhì)更晚期的更外圍，由于QGP隨時(shí)間非?？斓乩鋮s稀釋，因此能量大的部分子在給定