RHIC能区Au+Au碰撞中共振态粒子的产生

摘要

量子色动力学(quantum chromodynamics,简称QCD)预言,在温度极高、密度极大的环境下,有可能发生由强子物质到解禁闭的夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma,简称 QGP)的相变。QGP新物态的研究对认识物质的微观结构和宇宙的早期演化具有重要意义。相对论能量的重离子碰撞能够提供产生QGP的极端条件。自2000年美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,简称RHIC)成功运行以来,积累了海量的实验数据,极大地推进了对QGP的产生及其性质的研究。
　　共振态粒子,由于寿命较短,其产生是探索相对论重离子碰撞中热密夸克物质性质的有效工具之一。众所周知,相对论重离子碰撞过程包括热密夸克物质的产生、演化、强子化以及末态重散射,这些过程共同决定了末态强子的性质。一般来说,共振态粒子的寿命很短,大约是几个fm/c,与整个碰撞系统的演化寿命相比要小很多。在QGP强子化后,长寿命粒子和共振态粒子将会经历强子重散射阶段。强子重散射对长寿命粒子的性质影响不大,但对共振态粒子的产额、动量谱等性质有重要影响。一方面,共振态粒子与其他强子发生散射,可能造成该共振态粒子的消失;共振态粒子的衰变产物与其他强子相互碰撞,可能造成信号丢失,导致实验上无法重建,这都会使得共振态粒子产额减少。另一方面,强子间的散射也可能生成新的共振态粒子,这将使得共振态粒子产额增加。RHIC实验对K*0、Σ*等共振态粒子进行了精细测量,这些丰富的实验素材为我们研究强子重散射时间,深入认识热密夸克物质的强子化机制提供了有利条件。
　　在这篇文章中,我们主要研究RHIC能区Au+Au中心碰撞中共振态粒子K*0和Σ*的产额、动量谱、椭圆流等性质。我们用山东夸克组合模型(SDQCM)来处理热密夸克物质的强子化,在能够重生各种长寿命强子的产额和谱的基础上,得到强子化直接产生的K*0的产额和横动量谱,并与实验进行比较来研究强子化对共振态粒子K*0和Σ*产生的贡献。随后的强子重散射过程用相对论输运模型(A Relativistic Transport,简称ART)来描述。进一步研究强子重散射对共振态粒子K*0和Σ*的产额和动量谱的影响。通过与实验数据的比较,获取RHIC能量下强子重散射过程的持续时间。
　　本文主要做了以下两方面的工作:
　　(一)质心能量200 GeV的Au+Au中心碰撞中K*0和Σ*产生。用山东夸克组合模型重描述了200 GeV Au+Au中心碰撞中各种长寿命强子横动量谱,并得到强子化直接产生的*0K的产额和横动量谱。研究了强子化参数V/P比值对K*0的产额的影响。我们发现,直生的K数密度在小横动量区明显高于实验数据,这导致K*0中间快度区产额高于实验数据。用ART模型研究了*0K的重散射。用山东夸克组合模型研究了质心系能量200GeV下Au+Au碰撞中重子共振态Σ*的横质量谱,并对重子共振态Σ*的椭圆流进行了预言。
　　(二)质心能量62.4 GeV的Au+Au中心碰撞中K*0和Σ*的产生。为了进一步研究K*0产生的能量依赖,我们利用山东夸克组合模型系统地研究了质心系62.4GeV能量下Au+Au碰撞中长寿命强子的横动量谱,并在此基础上得到直生的共振态K*0的产额和横动量谱。然后用ART模型描述了强子重散射过程,对K*0的产生做了系统的研究,得到了末态K*0的产额和横动量谱,并且确定了强子相存在的大致时间。然后利用山东夸克组合模型对重子共振态Σ*在质心系62.4GeV能量下的Au+Au碰撞中的产生做了研究,并对其在62.4GeV能量下的横动量谱做了理论预言。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

第二章 理论模型

2.1 山东夸克组合模型

2.2 强子重散射模型

第三章 质心能量200GeV Au+Au碰撞中 *0K 和? 的产生*

3.1 长寿命强子的动量谱

3.2 直生 *0K 的动量谱、产额和椭圆流

3.3 强子重散射对 *0K 产额和动量谱的影响

3.4 重子共振态 *?的产生

3.5 小结与讨论

第四章 质心能量62.4GeV Au+Au碰撞中 *0K和 *? 的产生

4.1 长寿命强子的动量谱

4.2 直生 *0K 的动量谱

4.3 强子重散射对 *0K 的产额和动量谱的影响

4.4 重子共振态 *?的动量谱

4.5 小结与讨论

第五章 总结与展望

参考文献

在校期间完成论文

致谢