核子与原子核的奇异性产生和重味产生

摘要

奇异性及重味产生的研究是核物理中非常重要的课题之一，奇异性产生及重味产生是研究强子物质性质的有力工具。研究物质内的杂质及其传播可以提供揭示物质形态的一个特定途径，其它途径不能代替。本论文就p-p、p-A及A-A碰撞中奇异性及重味产生展开了研究，尤其在极端条件下的核物质中，由于夸克具有禁闭效应，不能直接观测到解禁闭的夸克胶子等离子体(QGP)，奇异性产生及重味产生是寻找QGP态重要方法之一。我们用微观输运模型(UrQMD)研究了相对论重离子碰撞过程中奇异性强子产生及逸出性质，主要包括逸出时间激发函数，平均逸出温度和能量密度。
　　 首先，我们研究了p-p碰撞中的奇异性产生及重味产生。对由组分夸克计算得到A超子产生截面б(A)与∑超子产生截面б(∑)的比值等于3但实验测量结果平均为R=28的解释是--末态相互作用引起很强的∑→A转换。因此考虑出射粒子间的末态相互作用(FSI)非常重要。对于超高能核子-核子(pp)碰撞产生粲夸克偶素总截面的理论结果的不确定性仍很大，而底夸克偶素总截面理论结果的不确定性稍小，迄今为止RHIC实验结果难于符合微扰QCD预言。
　　 其次，对于p-A碰撞奇异性产生及重味产生，由有效拉氏量方法，考虑Ⅳ*(1710)、N*(1650)、和N*(1720)重子共振态，当入射束能量为2.0GeV时，41Ca(Od3/2)超核态的散射截面约为0.1 nb/sr。我们组用相对论平均场模型对含粲夸克的A和三超核以及含底夸克的A超核进行了较系统的研究，对它们的势阱深度、自旋-轨道劈裂和耦合常数等有关性质给出一致性的估算。我们建议实验计划寻找的粲味A超核的原子量应大于等于100。
　　 最后，我们用UrQMD模型计算了入射能量分别为20、80和160 GeW核子Au+Au中心碰撞的重子产生横向动量谱。该动量谱与实验产生的末态重子动量谱一致。由此可知，UrQMD模型对入射能量分别为20、80和160GcW核子Au+Au中心碰撞是适用的。给出了入射能量分别为20和160 GeW核子Au+Au碰撞中N、A、E和Ω重子的逸出时间分布。我们发现Ω重子分布曲线的峰值比别的重子的峰值出现时间更早。计算了入射能量分别为20和160Gew核子Au+Au碰撞中N、A、E和Ω重子的平均逸出温度和能量密度。当入射能量为160 GeW核子时，N、A、E和Ω重子的平均逸出温度和能量密度分别为86.5、115、136和145 MeV和0.3、0.57、0.85和0.84 GeV/(fm)3。研究了N、A、E和Ω重子各自平均逸出时间对应的平均逸出温度与入射能量及平均逸出能量密度与入射能量的关系，以及当80％N、A、E和Ω重子停止相互作用时末态重子平均逸出温度与入射能量和平均逸出能量密度与入射能量的关系。非常有意思的是，当入射能量为160 GeV/核子时，Ω重子逸出温度和逸出能量密度与相变温度和能量密度非常接近。
　　 总的来说，我们用UrQMD模型计算了相对论重离子碰撞中末态重子的逸出时间，平均逸出温度和能量密度。发现Ω重子比N、A和E更早逸出，有更高的逸出温度和能量密度。一般来说，随着奇异组分的增加，重子的系统逸出时间也越早。随着入射能量的增加，不同重子的平均逸出温度和能量密度差别越大。当入射能量为160 CrV/核子时，Ω重子逸出温度和逸出能量密度与相变温度和能量密度非常接近，Ω很可能处于强子化的QGP态。