高能核-核碰撞中光子标记喷注产生的Mach Cone现象和质子-质子碰撞中整体喷注的非微扰效应

摘要

探测QGP的硬探针信号——喷注淬火(Jet quenching)已经被RHIC对心碰撞下的大横动量强子谱的压低,背对背的双强子以及光子强子关联的实验数据所证实。这些现象表明喷注由于和QGP相互作用和辐射胶子而损失能量。喷注所损失的能量和动量被辐射的胶子和与喷注作用的热部分子所携带。获得来自喷注的能量的热部分子会继续和其他的热部分子相互作用,最终形成类似超音速波或马赫锥的集体运动。利用流体动力学和弦论中线性爱因斯坦方程来考虑喷注穿过热介质的时候,在所得到的结果里能发现类似马赫锥的集体运动。目前人们认为这种马赫锥的集体运动是导致实验上所看到双强子或三强子关联所描述的关于喷注运动方向对称宽度大约是φ≈1(tad)的双峰现象的主要原因。然而,从流体力学和弦论中计算得到的马赫锥集体运动产生的强子谱并不能得到实验上观察到的双峰现象。另一方面,通过AMPT模型模拟喷注穿过热介质,证实发生偏转的喷注和马赫锥运动会产生双峰现象。
　　 在本文中,我们使用部分子在3+1维流体中的线性玻尔兹曼输运模型和AMPT模型来考虑喷注在夸克胶子等离子体中运动所激发的马赫锥现象。我们的研究表明,喷注在静态均匀无限大的热介质中运动,和喷注发生散射的热部分子在横平面上角分布是关于喷注运动方向对称的双峰。这些和喷注发生散射的热部分子将会继续与其他热部分子发生相互作用,最后形成马赫锥现象。然而,双峰现象由于热部分子的多重散射会逐渐消失,出现关于喷注运动方向对称的单峰。喷注在膨胀的3+1维流体中运动,喷注以及所激发的马赫锥波的偏转会引起实验上所观察到双强子关联的双峰现象。由于喷注产生点和初始运动方向会因为选择的触发粒子而不同,我们发现光子-强子的关联和强子-强子的关联在定量上有所不同,并且非常依赖喷注和热介质的散射截面。因此,我们强烈建议实验上能够分别比较光子.强子以及强子-强子的关联,这对理解重离子碰撞中所产生的马赫锥波动力学机制非常有帮助。
　　 随着实验设备的进步,RHIC实验组现在能够使用整体喷注分析高能重离子碰撞中部分子的能量损失和计算核修正因子RAA(PT)。pp碰撞是核修正因子的标度,目前关于pp碰撞下整体喷注的散射截面计算并没有细致的考虑非微扰效应,本文的一些结果显示了整体喷注的非微扰效应在计算RAA(PT)过程中应该考虑进来。作为本文的第二部分,我们将利用Pythia8.142模型系统研究pp碰撞中整体喷注的非微扰效应对半径R,色荷、横动量、质心系碰撞能量的依赖关系。结果表明:强子化效应对<δPt>的改变强烈依赖于1/R,而Underlying-event对<δPt>的改变依赖于R2。
　　 我们的研究结果表明强子化对整体喷注横动量的修正依赖于整体喷注在部分子层次的横动量大小,在RHIC能区,横动量不太大的整体喷注其非微扰效应不应该被忽略。我们还提供了在不同能区非微扰效应互相抵消时整体喷注半径R的近似值。这些研究结果,对于我们理解整体喷注的非微扰效应、选择合适的整体喷注算法以及利用整体喷注精确计算RAA(PT)非常有帮助。