高温高密QCD物质中粲夸克的热产生及其传播

摘要

重味夸克是探测夸克-胶子等离子体(QGP)物质重要的探针。中心Pb+Pb碰撞中初始硬部分子散射产生的粲夸克数目可以利用固定阶加上次领头阶对数(FONLL)的QCD计算方法并结合Glauber模型计算获得。若核核碰撞产生的介质温度足够高，介质中轻部分子之间会发生相互作用从而产生新的粲夸克对。这些新的粲夸克就是在QGP中形成的热粲夸克产物，它也是本文的研究重点。通过求解基于1维和1+2维理想比约肯流体模型的率方程，我们研究了在LHC能量下中心铅铅碰撞后粲夸克数目随时间的演化。同时我们也对在未来环形对撞机(FCC)能量下，中心Pb+Pb碰撞中热粲夸克产物进行了研究。
　　由于粲夸克的质量相对较大在介质中很难达到热化，因此粲夸克在QGP中会与介质中部分子发生准弹性散射而造成能量损失。利用以1+2维粘滞流体力学为背景的郎之万方程，我们分别研究了在LHC能量下不同空间扩散因子、遮蔽效应以及介质的流性质对末态粲夸克谱和椭圆流的影响。
　　通过数值模拟我们得到以下结论:1）热粲夸克的产生对初始硬散射产生的粲夸克对数目、流体初始时刻选取、夸克的质量、介质的温度都很敏感。2）在Pb+Pb碰撞质心能量选取为2.76 TeV和5.5 Tev下，热粲夸克的贡献不是很大。但是当处在FCC能量下，热粲夸克的贡献会有30％。3）在质心能量选取为2.76 TeV时，使用1维和1+2维比约肯流体模型最终得到的粲夸克数目相差不明显，但是这并不意味着两种模型可以近似等价，它们的区别对粲夸克的椭圆流影响很明显。4）当空间扩散因子D选取地越小，小横动量区间(pt＜3 GeV)粲夸克的核修正因子和椭圆流会增大而在大横动量区间会被压低。5）考虑了核遮蔽效应后，粲夸克的核修正因子相比不考虑该情况会在小横动量区间(Pt＜5 GeV)被压低33％而在大横动量区间(pt＞10 GeV)有微弱地提高。对于椭圆流而言遮蔽效应的作用很小以至于可以忽略。6）介质的集体流效应在小横动量区间对粲夸克的椭圆流和核修正因子影响较大，在大横动量区间并不是很明显。这些结论对研究等离子体中开粲介子以及粲夸克偶素有着重要意义。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 标准模型与量子色动力学

1．2 QCD相变

1．3 相对论重离子碰撞与夸克胶子等离子体

1．4 夸克胶子等离子体产生的信号

1．5 本文提纲

第2章 夸克胶子等离子体的多体理论和时空演化

2．1 有限温度下夸克和胶子的热质量

2．1．1 欧氏空间下的QCD费曼规则

2．1．2 硬热圈近似计算夸克胶子自能

2．2 夸克胶子等离子体的流体描述和流体方程

2．2．1 1D Bjorken流体描述

2．2．2 1+2D理想Bjorken流体

第3章 粲夸克的产生

3．1 A+A碰撞下部分子硬散射过程中粲夸克产生

3．1．1 p+p碰撞中粲夸克的产生

3．1．2 Glauber模型

3．1．3 部分子分布函数和核遮蔽效应

3．2 介质中粲夸克的产生

3．2．1 率方程

3．2．2 粲夸克随时间的演化

第4章 粲夸克在介质中的传播

4．1 Langevin方程的介绍和计算方法

4．2 粲夸克的核修正因子和椭圆流

第5章 总结与展望

附录

参考文献

致谢