夸克胶子物质中的夸克—夸克—反夸克和夸克—反夸克—反夸克弹性散射

摘要

为了解释RHIc的Au+Au核碰撞中椭圆流系数u<,2>的测量值，理想流体力学模型假设：碰撞产物(夸克胶子物质)建立了相当大的早期压力并且在碰撞后小于1fm/c的极短时间内达到了(局域)热平衡。此即早期热平衡化现象或快速热平衡化现象。研究夸克胶子物质的这种早期热平衡化现象对于认识夸克胶子等离子体(QGP)及其演化有着非常重要的意义。科学家们用2→2和2→3的部分子散射机制给出大于1fm/c的热平衡化时间，因此不能解释早期热平衡化现象。最近在我的导师许晓明的文章中，作者提出的三胶子弹性散射机制成功地将胶子物质热平衡化时间减少到0.45fm/c。但从二夸克和三夸克弹性散射得到的夸克物质的热平衡化时间是2.2fm/c，不能给出夸克物质的早期热平衡化结果。到目前为止，对于夸克物质的早期热平衡化现象的动力学机制还不清楚，是必须探讨的问题。作为高能量、高密度的凝聚态物质，夸克胶子物质内除了夸克物质和胶子物质，还包含反夸克物质。反夸克物质通过夸克-反夸克、夸克-夸克-反夸克、夸克-反夸克-反夸克的弹性散射会对夸克物质的热平衡化产生一定影响。因此，除了夸克-反夸克弹性散射外我们提出以夸克-夸克-反夸克和夸克-反夸克-反夸克的弹性散射过程来研究反夸克物质对夸克物质快速热平衡化的贡献。 考虑最低阶的qqq→qqq散射过程的38个散射费曼图。根据在散射过程中分别包含两胶子交换和三胶子顶点，把这38个散射费曼图分成两类，前者有32个图，后者有6个图。依据微扰QCD的费曼图规则，从夸克和反夸克的旋量、顶点因子、胶子和夸克传播子写出以上各图的跃迁振幅。编制Fortran程序，推导38个费曼图的振幅平方及不同图之间的1004．个不为零的干涉项的公式。对末态夸克反夸克自旋和色求和、对初态夸克反夸克自旋和色求平均的振幅平方和干涉项包括夸克、胶子传播子和色su(3)群生成元乘积的迹和大量的γ矩阵乘积的迹。编制Fortran程序推导这些迹。我们定义了9个洛伦兹不变量，用这9个独立变量表示的每个费曼图的振幅平方和不同图间的干涉项满足洛伦兹不变性。把夸克反夸克四动量的标量积、胶子和夸克传播子用这9个洛伦兹不变量表示，综合求迹的结果，把每个费曼图的振幅平方和不同图间的干涉项相加，即得到qqq→qqq散射振幅平方。我们做类似的工作得到qqq→qqq散射振幅平方。假定夸克物质是由u和d夸克组成，反夸克物质由u和d反夸克组成。把我们计算得到的qqq→qqq和qqq→qqq散射振幅平方加入到夸克物质的输运方程中，成为新贡献。以RHIC的金-金核碰撞产生的各向异性动量分布作为输运方程的初始条件，数值计算输运方程。结果表明，qq→qq，qqq→qqq和qqq→ qqq弹性散射使得夸克物质的热平衡化时间缩短了约0.4fm/c。因此反夸克物质和夸克物质的作用加快了夸克物质的热平衡化过程，夸克-反夸克，夸克-夸克-反夸克和夸克-反夸克-反夸克弹性散射对夸克胶子物质内夸克物质的热平衡化有一定的贡献。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第二章夸克胶子等离子体和理想流体

§2.1夸克胶子等离子体

§2.2理想流体

2.2.1椭圆流

2.2.2流体动力学模型

2.2.3流体动力学计算结果与实验结果的比较

第三章夸克胶子物质中的两体散射振幅和qq(-q)→qq(-q)反应

§3.1两部分子反应跃迁振幅平方

§3.2 qq(-q)→qq(-q)散射过程费曼图与计算

3.2.1费曼图与计算

3.2.2输运方程

3.2.3分析

第四章论文工作总结

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢