TOP SPS能量下Pb+Pb碰撞中强子产生的研究

摘要

格点QCD预言，在极高温度和密度下，禁闭的强子物质将会经过相变到一种新的物质形态——夸克胶子等离子体(QGP)态。相对论重离子碰撞可以提供这种产生解禁闭夸克物质的高温高密条件。通常有两种方法用来研究高能核核碰撞所产生的解禁热密夸克物质的性质。一种方法是，借助微扰QCD研究来自初始硬“jets”的大Pt强子的特性。另一种方法是，研究从热密夸克物质中冷凝出来的热强子的性质。对于后一种方法，热密夸克物质的强子化(典型的非微扰过程)至关重要。因为只有通过有效的强子化机制，人们才能根据实验上观测到的末态强子的各种性质间接获取QGP的各种信息。RHIC能量下核核碰撞的大量实验数据和唯象研究表明，夸克组合机制是重要的强子化机制。近年来，夸克组合图像的最成功之处，就是很好地解释了中等横向动量区大的重子介子比以及强子椭圆流的组分夸克数标度性(constituent quark number scaling)规律，这在部分子碎裂图像下是根本无法理解的。最近，NA49实验组已经测量了top SPS能量下Pb+Pb碰撞中各种强子的椭圆流，发现强子椭圆流的constituent quark number scaling现象也还存在，这是否意味着夸克组合图像在top SPS能量下也还适用？另一方面，NA49实验组也已经发现在核核反应能量30AGeV附近存在三个有趣的现象：(1) pion介子多重数能量依赖的陡然增加，(2)奇异强子多重数与pion介子多重数比率的能量依赖达到最大，(3) kaon介子产生的有效温度呈现出明显的平台。这些现象都暗示了在低的SPS能量下，解禁闭现象可能已经发生。通过Bjorken方法，可以估计在top SPS能量Pb+Pb碰撞中初始能量密度大约是3.0 GeV/fm3，这已经超过了格点QCD所预言的相变能量密度1GeV/fm3。因此，在SPS能量下解禁闭的热密夸克物质可能已经产生，我们可以把夸克组合机制推广、应用到SPS能量下的核核碰撞。 考虑到top SPS能量下的Pb+Pb碰撞积累了丰富的实验数据，这有利于我们与RHIC能量下的结果进行比较，所以在本论文中，我们把已成功描述RHIC实验的山东夸克组合模型推广、应用到top SPS能量下中心的Pb+Pb碰撞，系统研究各种强子的产额、快度谱以及横动量谱。一方面，检验夸克组合机制的普适性。另一方面，由于强子化时部分子的动量分布携带了热密夸克物质演化的重要信息，因此，我们可以从top SPS能量下末态强子的各种性质反向获取有关QGP的各种性质，并与RHIC能量下的结果进行比较。这里我们主要研究与奇异强子产生有关的两个性质：一个是轻夸克和奇异夸克椭圆流的差异问题，另一个是奇异性增强问题。 本文利用山东夸克组合模型做了以下两方面的工作： (一)研究了top SPS能量下中心的Pb+Pb碰撞中各种强子的动量谱。由于top SPS能量(√sNN=17.3GeV)下Pb+Pb碰撞的阻止性比top RHIC能量(√sNN=200GeV)下Au+Au碰撞强，碰撞后大部分的净夸克滞留在碰撞区，其纵向、横向演化与在碰撞区激发的新生夸克的演化有明显的不同，因此，在考虑了净夸克和新生夸克动量谱的差异后，山东夸克组合模型成功地描述了top SPS能量下中心Pb+Pb碰撞的末态强子π±，k±，p(p)，∧(∧)，k0s，Ξ—(Ξ+)，Ω—(Ω+)的快度分布及其横动量谱；并进一步给出了与实验一致的重子介子比的横动量依赖。这表明，山东夸克组合模型在top SPS能量下的Pb+Pb碰撞中是适用的。 (二)研究了top SPS能量下热密夸克物质的纵向、横向集体流及其奇异性。结果发现，在部分子演化阶段，奇异夸克获得了比轻夸克较强的集体流，这与top RHIC能量下的结果是一致的。最后我们研究了质心能量√sNN=17.3GeV，62.4GeV，130GeV，200GeV核核碰撞所产生的夸克物质的奇异性，发现在这一能量区间奇异性呈现出饱和的趋势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第二章 山东夸克组合模型

2.1夸克组合律

2.2强子多重态的权重与SUf(3)对称性

第三章 Pb+Pb碰撞中强子动量谱的研究

3.1强子的快度谱

3.2强子的横动量谱

3.3小结与讨论

第四章 强子化时部分子性质的研究

4.1夸克物质的纵向、横向集体流

4.2夸克物质的奇异性

4.3小结与讨论

第五章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢