高能重離子碰撞中末態(tài)粒子的產(chǎn)生與關(guān)聯(lián).pdf

1、量子色動(dòng)力學(xué)是描述強(qiáng)相互作用的重要理論。它預(yù)言，當(dāng)達(dá)到極高溫度和極高密度的條件后，普通的強(qiáng)子會(huì)發(fā)生相變而形成一種新的物質(zhì)形態(tài)，即夸克膠子等離子體(QGP)。由于QGP存在的時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)上不易直接觀測，所以需要從理論和實(shí)驗(yàn)上通過其它的觀測量來探究QGP存在的證據(jù)。
　　QCD相圖是表示強(qiáng)相互作用的相結(jié)構(gòu)。它的縱坐標(biāo)參數(shù)是溫度T，橫坐標(biāo)參數(shù)是重子化學(xué)勢μB。QCD相圖中標(biāo)示出了強(qiáng)子氣體相，夸克膠子等粒子體相和色超導(dǎo)相所處的位置和邊界

2、。在一階相變的邊界有一個(gè)終點(diǎn)，它是二階相變的臨界點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是QCD臨界點(diǎn)。人們現(xiàn)在正在努力確定QCD臨界點(diǎn)的具體位置。理論上發(fā)現(xiàn)了臨界點(diǎn)附近高階矩和關(guān)聯(lián)長度以及熱漲落的關(guān)系。理論表明高階矩和關(guān)聯(lián)長度(ξ)之間有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。二階矩，即方差，和(ξ)2成正比;三階矩，即skewness，和(ξ)4.5成正比;四階矩，即kurtosis，和(ξ)7成正比。同時(shí)格點(diǎn)QCD理論和HRG模型指出，高階矩與熱介質(zhì)的感應(yīng)率之間關(guān)系密切。因此可以通

3、過高階矩來尋找臨界點(diǎn)的相關(guān)信息。
　　本文將介紹一個(gè)簡單模型來研究重離子碰撞中凈質(zhì)子分布的高階矩。這個(gè)模型僅考慮了重子阻塞效應(yīng)和重子的成對(duì)產(chǎn)生這兩個(gè)最基本的物理效應(yīng)。模型中的參數(shù)可以通過擬合實(shí)驗(yàn)上測得的不同中心度下的凈質(zhì)子分布的結(jié)果來確定。一旦參數(shù)確定下來，我們就可以利用凈質(zhì)子的分布函數(shù)來計(jì)算高階矩。將這個(gè)簡單模型運(yùn)用到Au+Au碰撞和Cu+Cu碰撞中，由于這兩種碰撞間存在著一定的差別，使得在相同的物理背景的考慮下，它們的凈質(zhì)子的

4、分布有所不同。
　　模型中的參數(shù)和能量與中心度之間也存在著一定的關(guān)系?？紤]到相對(duì)論重離子碰撞過程中發(fā)生的多重散射以及重子數(shù)和能量密度擴(kuò)散的作用，本文探究了參數(shù)分別與能量和中心度的關(guān)系，并將Au+Au碰撞和Cu+Cu碰撞的結(jié)果進(jìn)行比較分析。詳細(xì)說明了結(jié)果出現(xiàn)的原因和蘊(yùn)含的物理意義。有了參數(shù)與能量和中心度間的關(guān)系，就可以預(yù)言給出LHC能量下Pb+Pb碰撞在√sNN=2760GeV時(shí)，不同中心度下的凈質(zhì)子分布。超相對(duì)論量子分子動(dòng)力學(xué)(U

5、rQMD)模型是一個(gè)微觀輸運(yùn)模型，它可以模擬從SIS到RHIC能區(qū)的所有碰撞。模型包含了碰撞過程中的初始化，演化以及最后凝出(freeze-out)的全過程。模型中包含的參數(shù)是通過和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比確定的。新版本的模型中還包含了流體力學(xué)演化的過程。UrQMD模型被廣泛的用來研究很多物理問題。
　　在高能重離子碰撞中，末態(tài)粒子的密度分布存在起伏。這種起伏來源于統(tǒng)計(jì)起伏和動(dòng)力學(xué)起伏。統(tǒng)計(jì)起伏是由于粒子數(shù)不夠多而產(chǎn)生的。動(dòng)力學(xué)起伏是由于系

6、統(tǒng)的內(nèi)部原因而造成的。動(dòng)力學(xué)起伏反映著碰撞過程中的某些物理機(jī)制，所以通常需要去掉統(tǒng)計(jì)起伏來分析動(dòng)力學(xué)起伏進(jìn)而找出物理規(guī)律。非線性動(dòng)力學(xué)起伏的一個(gè)表現(xiàn)是具有分形的性質(zhì)。去勢漲落分析方法(DFA)和多重去勢漲落分析方法(MFDFA)是兩種研究觀測量分形性質(zhì)的方法。一維的DFA和MFDFA已經(jīng)被用來研究核乳膠實(shí)驗(yàn)中末態(tài)粒子的分形性質(zhì)。由于實(shí)際的碰撞過程是在三維相空間中進(jìn)行的，所以二維的DFA和MFDFA的方法就顯得更為重要。本文將一維的DFA

7、和MFDFA方法延伸到二維，并分析了UrQMD模型產(chǎn)生末態(tài)粒子的分形性質(zhì)。
　　在相對(duì)論重離子碰撞中，QGP系統(tǒng)的大小和壽命是大家普遍關(guān)心的問題。HBT干涉可以通過關(guān)聯(lián)函數(shù)來間接確定反應(yīng)區(qū)域的大小。HBT關(guān)聯(lián)是提取發(fā)射源時(shí)空信息和動(dòng)力學(xué)信息的重要方法。通常采用在LCMS參考系和“out-side-long”坐標(biāo)系下HBT關(guān)聯(lián)的函數(shù)表達(dá)式?？紤]到不同的末態(tài)相互作用，實(shí)驗(yàn)上分別用三種不同的擬合方式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。本文結(jié)合UrQMD