粘滞夸克胶子等离子体中双轻子的产生

摘要

1964年，Gell-Mann和Zweig提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克组成的。量子色动力学(QCD)预言了在高温高密的极端条件下会发生从强子相到夸克胶子等离子体(QGP)的相变。这是一种新的物质形态，它是由大量的自由夸克、反夸克和胶子组成。美国的布鲁克海文国家实验室里(BNL)的相对论重离子碰撞机(RHIC)为QGP的形成创造了条件。但是，QGP是在高能碰撞的早期形成的，实验中所能观测的物理量是等离子体系统演化后发生强子化的强子物质的信息。因此，研究QGP的形成条件、QGP系统随时间的演化以及标志QGP产生的信号，仍然是目前高能物理中人们非常感兴趣的课题。其中，双轻子的产生就是能够证明QGP产生的最重要的诊断信号之一。夸克胶予等离子体是一种低粘滞的强耦合的近似理想流体的夸克胶子流。可以用相对论流体力学模型来描述QGP系统的时空演化。
　　 本文首先介绍了RHIC上已有的一些发现，如奇异粒子产额增加、J/ψ产额压低、喷注淬火和集体流以及双轻子产生的几种来源等。然后回顾了有限温度场论基础，在这种框架下，玻色子和费米子的传播子可以用Keldysh形式表示。采用硬热圈重求和的技术，得到库伦规范下重求和的光子自能。
　　 接着我们介绍了2+1维相对论粘滞流体力学模型，基于该模型我们研究了粘滞QGP系统的时间演化，并且给出了温度、声速的平方、粘滞系数比熵(η/s)等量随时间的演化关系图。我们的结论是，粘滞流体力学下，系统随温度的演化比理想流体情况下要慢；并且在考虑了粘滞之后，η/s越大，系统演化也越慢。
　　 利用粘滞QGP系统中所得到的系统演化信息，我们可以探讨粘滞QGP系统中双轻子的产生。首先利用硬热圈重求和技术计算出实时形式下光子自能的虚部，进一步得到双轻子产生率，然后对双轻子产生率进行时空积分，计算出双轻子的不变质量谱。我们得到的结论是，当η/s的值很小时，双轻子不变质量谱与理想情况下(η/s=0)相比要稍微大些，随着η/s的增加，这种分离也跟着越来越大。另外我们也得出，选用不同的状态方程对双轻子不变质量谱影响不大。
　　 采用与qq-→ll-湮灭过程类似的做法，我们同样可以去研究双轻子的其他来源的不变质量谱在粘滞QGP中的特性。这将是我们下一步的工作。