高能核碰撞中粒子产生机制的热力学研究

摘要

在粒子物理与原子核物理研究领域，高能核碰撞是一个特别重要的研究课题，该课题主要研究碰撞过程中物质的演化过程及粒子产生的机制。物理学家预言，在碰撞初期会产生一种高温高密的新物态—夸克胶子等离子体(QGP)。高能核碰撞实验可以提供足够高的能量密度将核子融化,随着入射能量的不断提高，极大地增加了形成QGP的可能性。由于QGP仅存在于碰撞初期极短的一段时间，无法对其进行直接观测，可以通过碰撞所产生的末态粒子的研究间接获取到QGP的相变信号。实验上，科学家们建造了多种加速器用于该研究。其中，著名的是欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)和美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)。随着高能和超高能核碰撞实验的进行，关于不同物理量的实验结果越来越多，人们通过理论模型分析这些数据来获得碰撞系统中物质演化的信息。末态产物是一个多粒子系统，用统计的方法可以更直观的抽取出系统演化、粒子生成等相关信息。本文我们就应用改进后的多源热模型来研究LHC能区的末态粒子分布。
　　本文包含两部分工作：第一，应用多源热模型分析质心能量为7TeV p?p碰撞和5.02TeV p?Pb碰撞中双强子的方位角关联。模型结果与实验数据基本相符，得到了发射源在动量空间的扩张和平移程度。研究表明，发射源的扩张和平移是导致末态强子的方位角关联各向异性的原因。第二，在多源热模型框架下，结合碰撞图像和Tsallis统计方法，分析了质心能量为7TeV、8TeV、13TeV p?p碰撞和5TeV p?Pb碰撞中J/?介子以及质心能量为8TeV p?p碰撞中?介子的横动量谱。为了检验模型的有效性，我们选取了不同能量、不同类型的碰撞系统和不同粒子进行了对比研究。模型可以很好地描述这些系统中的末态粒子的横动量谱。研究表明：发射源的温度T随着快度区间的增大而减小；反应系统的非平衡度q没有显著的变化。

目录

第一章 引言

第二章 理论模型

2.1原子核碰撞的几何图景

2.2多源热模型

2.2.1高能核碰撞中末态粒子的角关联

2.2.2横动量分布

第三章 7 TeV p-p和5.02 TeV p-Pb碰撞中双强子的方位角关联

3.1多源热模型中末态强子的方位角依赖

3.2模型计算结果与实验结果的比较

3.3讨论与小结

第四章 高能核碰撞中J/ψ介子和γ介子的横动量分布

4.1高能核碰撞中的横动量分布

4.2小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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