發(fā)布時間：2020-03-26 03:53

【摘要】：一直以來,對稱性是物理學(xué)炙手可熱的話題。理論上認(rèn)為,在宇宙產(chǎn)生之初正、反物質(zhì)是等量的,然而在現(xiàn)實宇宙中反物質(zhì)卻不見了,正、反物質(zhì)的這種不對稱性問題是宇宙衍變過程的未解之謎。隨著粒子物理學(xué)和高能物理實驗條件的發(fā)展和進(jìn)步,對微觀粒子的可觀測性和可控性顯著提高,在高能碰撞實驗中產(chǎn)生和研究反物質(zhì)成為可能。近幾年美國BNL/RHIC實驗組和歐洲CERN/LHC實驗組,在高能Au-Au碰撞和Pb-Pb碰撞實驗中,先后發(fā)現(xiàn)了(?),(?)和(?)等輕反原子核和反超核,這對反物質(zhì)的研究和理解具有深刻的意義。由于高能物理實驗消耗的成本巨大,因此,目前粒子物理學(xué)的重要研究手段之一,就是通過運用理論模型模擬研究高能碰撞實驗。本文首先對高能物理和反物質(zhì)的背景、部分子-強子輸運模型(PACIAE模型)和相空間動力學(xué)約束組合模型(DCPC模型)、以及Au-Au碰撞實驗進(jìn)行了介紹。然后,使用PACIAE模型和DCPC模型,在質(zhì)心能量(?)=11.5、14.5、19.6、27、39、62.4、130、200、800、2760 和 5020 GeV 能量下模擬產(chǎn)生 Au-Au 碰撞事件,再用DCPC模型組合產(chǎn)生輕(反)原子核和超核,研究了高能Au-Au碰撞中輕(反)核物質(zhì)產(chǎn)生的能量依賴性,以及相應(yīng)的性質(zhì)。其中,選取的快度區(qū)間為-0.5 ≤y≤0.5、橫動量區(qū)間為pT≤ 5 GeV、中心度為0-10%。研究結(jié)果表明:(1)正粒子p、Λ、d、3He、(?)的產(chǎn)額大于反粒子(?)、(?)、(?)、(?)、(?)的產(chǎn)額,普通核的產(chǎn)額大于超核的產(chǎn)額;(2)正粒子p、Λ、d、3He、(?)的產(chǎn)額隨著質(zhì)心能量(?)的增加,先減少后增加;反粒子(?)、(?)、(?)、(?)、(?)的產(chǎn)額一直呈現(xiàn)增加的趨勢,即高能Au-Au碰撞中,末態(tài)強子和核子的產(chǎn)生存在很強的能量依賴性;(3)反核與它們對應(yīng)的正物質(zhì)的比值隨著碰撞時質(zhì)心能量的增加而上升,最終趨近于1。為了研究高能Au-Au碰撞中核子和超子組合產(chǎn)生不同的原子核的難易程度及其能量依賴性,我們模擬計算了不同碰撞能量下組合產(chǎn)生原子核和超核的聚合參數(shù)BA以及差異性因子s3。結(jié)果表明:聚合參數(shù)BA存在很強的能量依賴性,當(dāng)質(zhì)心能量(?)增加時,BA先減少后增加,在20 GeV附近存在一個轉(zhuǎn)變點,這很可能是由相變引起的;(?)H和3He的差異因子s3隨碰撞能量的增加,開始較快增加,在20 GeV附近趨于飽和,其值約為0.8,這表明超核比普通核更難形成;而s3和(?)近似相等,這表明組合產(chǎn)生反原子核的難易程度與組合產(chǎn)生原子核相同。我們用模型計算得到的結(jié)果在誤差范圍內(nèi)與已有的實驗結(jié)果符合較好。
【圖文】：

開啟了物理學(xué)新的篇章。我國和很多發(fā)達(dá)國家在高能物理領(lǐng)域有著較大的差距，國內(nèi)目前還沒有子碰撞的實驗條件，一直以來都是通過國際合作借助國外的實驗室來研究算機領(lǐng)域的進(jìn)步，運用理論模型建立程序模型的方法成為了高能物理研手段之一。目前，我們國家正在籌劃大型正負(fù)電子對撞機（higgs 工廠）14]，在不久的將來使我國的高能粒子物理研究有望達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 標(biāo)準(zhǔn)模型理論圖 1.1 中所示，基本粒子包括三代夸克（紫色）、三代輕子（綠色）、傳播的規(guī)范矢量玻色字（赤色）和解釋質(zhì)量由來的 Higgs 玻色字（黃色）。目達(dá)到的精度表明，夸克和輕子是再無內(nèi)部結(jié)構(gòu)的類點費米子。實際上，比小的強子之間存在的相互作用力，也是由其組成強子的基本粒通過交換播子來實現(xiàn)的。因此，粒子物理學(xué)可以運用這些基礎(chǔ)粒子之間的相互作用索世界萬物的奧秘。

1974 年找到了弱中性流的證據(jù)，1982-1983 年發(fā)現(xiàn)了 W 與 Z 玻色子的存在，后來實驗組也直接觀察到了 CP 破壞現(xiàn)象，這樣實驗上徹底證實了電弱統(tǒng)一理論。在實驗中，還觀測到了集體流、噴注淬火、璨夸克偶素壓低等現(xiàn)象，這標(biāo)志著在高能核-核碰撞實驗中產(chǎn)生了 QGP，驗證了 QCD 理論。在 2012 年，希格斯玻色字[19,20]，它是在標(biāo)準(zhǔn)模型中的最后一個，也是單獨被列出來的最特殊的那一個基本粒子，終于被人們發(fā)現(xiàn)了，這標(biāo)志著標(biāo)準(zhǔn)模型真正意義上的被確立。1.2.2 高能重離子碰撞過程高能重離子碰撞是通過接近光速運動的核與核之間劇烈的碰撞，重現(xiàn)了與宇宙大爆炸早期的高溫、高密度相似的環(huán)境[21]，可以用于研究宇宙早期物質(zhì)的形態(tài)、圖 1.2 美國布魯克海文（BNL）國家實驗室的相對論重離子碰撞（RHIC）實驗示意圖。圖 1.3 歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）分布示意圖。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O571.4

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本文編號：2600911