相對(duì)論重離子碰撞中噴注淬火效應(yīng)下的唯象研究.pdf

1、相對(duì)論重離子碰撞是在實(shí)驗(yàn)室中形成高溫的極端條件并尋找夸克一膠子等離子體(QGP)的重要手段。人們期望通過(guò)這種方法產(chǎn)生足夠高的溫度,從而實(shí)現(xiàn)由強(qiáng)子物質(zhì)相向夸克物質(zhì)相的轉(zhuǎn)變。本世紀(jì)初,美國(guó)布魯海汶國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(BNL)的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC),實(shí)現(xiàn)了質(zhì)心能量200GeV/核子的金.金對(duì)撞。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行以來(lái),積累了大量有意義的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)。其中,能證明QGP物質(zhì)形成的重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)有:1)非對(duì)心碰撞中低橫動(dòng)量區(qū)域觀測(cè)到的末態(tài)粒子的各向異性集體流

2、行為;2)中間橫動(dòng)量區(qū)域發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)子化過(guò)程呈現(xiàn)“組份夸克”的自由度;3)大橫動(dòng)量區(qū)域出現(xiàn)的噴注淬火現(xiàn)象。綜合以上各個(gè)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果,理論界和實(shí)驗(yàn)界認(rèn)為,RHIC實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)看到了在比強(qiáng)子體積大干倍范圍內(nèi)所出現(xiàn)的夸克膠子自由度,一種強(qiáng)耦合的夸克-膠子等離子體(sQGP)已經(jīng)形成。
　　 在RHIC實(shí)驗(yàn)以及運(yùn)行能量更高的LHC實(shí)驗(yàn)(√s=2.76TeV)中,大橫動(dòng)量區(qū)域的物理將變得越來(lái)越重要。大橫動(dòng)量區(qū)域觀察到的噴注淬火現(xiàn)象作為證明sQG

3、P形成的重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)之一,包括在金一金對(duì)心碰撞中大橫動(dòng)量強(qiáng)子譜相對(duì)于質(zhì)子.質(zhì)子碰撞中的壓低效應(yīng),以及大橫動(dòng)量雙強(qiáng)子產(chǎn)生時(shí)背靠背關(guān)聯(lián)現(xiàn)象的消失。在本文的研究中,我們將利用次領(lǐng)頭階微擾QCD(NLOPQCD)部分子模型來(lái)研究高能重離子碰撞中噴注淬火理論下大橫動(dòng)量區(qū)域的一些物理問(wèn)題。NLO PQCD部分子模型已經(jīng)被證明可以成功地描述質(zhì)子一質(zhì)子碰撞中大橫動(dòng)量粒子的產(chǎn)生,后來(lái)又通過(guò)包含各種核效應(yīng),擴(kuò)展到了金一金碰撞中單強(qiáng)子和雙強(qiáng)子產(chǎn)生的計(jì)算中,并

4、且對(duì)大橫動(dòng)量開(kāi)介子和帶電強(qiáng)子的產(chǎn)生給出了的很好地描述。
　　 我們利用噴注淬火效應(yīng)下的NLO PQCD部分子模型來(lái)研究在RHIC能區(qū)金一金對(duì)心碰撞中,大橫動(dòng)量的p/π比值問(wèn)題。在金一金碰撞中會(huì)產(chǎn)生致密的QGP介質(zhì),理論計(jì)算表明膠子噴注在穿越QGP介質(zhì)時(shí)的能量損失要多于夸克的能量損失,這將自然地導(dǎo)致在噴注淬火效應(yīng)下的金一金碰撞中所產(chǎn)生的大橫動(dòng)量p/π比值要小于在同一能區(qū)下質(zhì)子.質(zhì)子碰撞中的比值情況。這一結(jié)論卻與RHIC實(shí)驗(yàn)值相矛盾

5、。為了解決這一矛盾,我們主要探索了兩種情況:一種是,假定夸克和膠子噴注有相同的能量損失;另一種是,假定夸克和膠子噴注間存在強(qiáng)烈的交換效應(yīng)。結(jié)果表明,這兩種情況都會(huì)使金一金對(duì)心碰撞中大橫動(dòng)量p/π值有所提高,從而與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值接近。然而,在后一種情況中的-p/p要比前面一種情況中的值更加符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 在由多重部分子散射和膠子韌致輻射所引起的噴注淬火的圖像中,部分子碎裂函數(shù)的介質(zhì)修正以及由此得到的大橫動(dòng)量強(qiáng)子譜的壓低,均由沿噴

6、注傳播路徑方向的噴注輸運(yùn)參數(shù)的值和它在時(shí)空演化所決定的。本文中,我們還通過(guò)高紐度(HT)方法得到了介質(zhì)修正的部分子碎裂函數(shù),利用NLO PQCD部分子模型,計(jì)算了RHIC能量下高能重離子碰撞中單強(qiáng)子譜的壓低因子,并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比進(jìn)行了分析。假定無(wú)論在QGP介質(zhì)中還是在強(qiáng)子相中,噴注輸運(yùn)參數(shù)(q)都正比于粒子數(shù)密度,而e-A深度非彈性散射(DIS)中的噴注淬火的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又可以為我們提供一個(gè)在熱強(qiáng)子相物質(zhì)中的(q)h的信息。因此,我們

7、可以研究在初始時(shí)間τ0提取到的噴注輸運(yùn)參數(shù)(q)0的初始值對(duì)介質(zhì)演化的依賴。其中,介質(zhì)橫向膨脹的效應(yīng),輻射流效應(yīng),相變以及非平衡態(tài)演化效應(yīng)對(duì)(q)0的影響也都得到了深入研究。我們發(fā)現(xiàn)提取到的面值從1+3D理想流體力學(xué)模型中的(q)0τ0=0.54 GeV2變化到了部分子級(jí)聯(lián)模型中的0.96 GeV2,這其中主要的不同來(lái)自介質(zhì)物質(zhì)初始時(shí)刻的非平衡演化以及后來(lái)的強(qiáng)子相演化。研究表明,強(qiáng)子相對(duì)噴注淬火的總貢獻(xiàn)大概是22-44％,這是一個(gè)不容忽

8、視的份額,也有很重要的意義。因此,早期部分子的非平衡演化的現(xiàn)實(shí)描述以及后來(lái)的強(qiáng)子相互作用,對(duì)重離子碰撞中強(qiáng)相互作用QGP介質(zhì)中的噴注淬火參數(shù)的精確提取都起著至關(guān)重要的作用。
　　 最后,通過(guò)NLO PQCD部分子模型,我們也預(yù)測(cè)了質(zhì)心能量√s=2.76 TeV的鉛-鉛碰撞中,大橫動(dòng)量π介子譜的核修正因子RAA(pT)。根據(jù)LHC中ALICE實(shí)驗(yàn)組得到的鉛-鉛對(duì)心碰撞產(chǎn)生的帶電強(qiáng)子多重?cái)?shù)dNch/dη=1584±80的最新實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)