【摘要】：在相對論重離子碰撞過程中產(chǎn)生一個超強的磁場,理論計算該磁場的大小約為1015T。由于該磁場的存在時間很短,很快的就發(fā)生了衰變,于是在實驗上很難直接的對該磁場進行測量。于是乎就提出了許多針對該磁場的測量方法,這就包括charmonium產(chǎn)額的各項異性,∧和∧的全局極化分離現(xiàn)象,夸克的直接流,以及在正負電子對的pT譜的變寬效應(yīng)等等。但是目前在實驗上還是無法對該磁場進行直接的測量,于是我們經(jīng)過深入的研究,提出了以正負粒子對為探針探測相對論重離子碰撞過程中超強磁場存在的方法。在相對論重離子碰撞過程中,由于磁場的存在,帶電粒子受到洛倫茲力作用使得粒子在磁場的作用下運動方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),對于電荷符號相反的粒子,偏轉(zhuǎn)效果也相反。我們就提出觀測量△α,即正負粒子運動方向間的夾角在反應(yīng)平面的投影,作為探測極強磁場的探針。在沒有磁場存在的條件下,由于正負粒子交換后的概率與交換前相等,于是△α的分布應(yīng)該是關(guān)于△α = 0或△α = π對稱。當(dāng)磁場存在時,△α?xí)冃?這樣就打破了之前的對稱性,把這一不對稱性提取出來就可以由此間接的對磁場進行測量。極化和平衡函數(shù)兩個量化這一不對稱性的辦法被提出來。極化的方法就是通過定義單位矢量s≡e+×e-/|sinξ|然后測量s相對于磁場方向的極化。平衡函數(shù)的方法就是引入稍作修改的平衡函數(shù),定義BP(△α)和BN(△α),然后引入歪度(Skewness)計算BP(△α)和BN(△α)的不對稱性。為了觀察我們提出的兩個量化觀測量對磁場的敏感度,我們還比較了這兩個觀測量與pT譜的變寬的方法對磁場的敏感度,確認我們提出的方法對磁場有更強烈的敏感度。強相互作用由量子色動力學(xué)(QCD)描述,這一理論有兩個基本特征,色禁閉和漸近自由。根據(jù)格點QCD計算,存在一種高溫高密的物質(zhì)狀態(tài),夸克從禁閉的強子中解放出來,形成一種新的物質(zhì)形態(tài)——夸克膠子等離子體(QGP)。為了研究這一新的物質(zhì)形態(tài),科學(xué)家在美國布魯克海文國家實驗室建成了相對論重離子對撞機(RHIC),并組建了探測器系統(tǒng)(STAR),這極大的推動了在實驗上對這一物質(zhì)形態(tài)的認識。在理論上多相輸運模型(AMPT)可以描述碰撞系統(tǒng)整個演化過程。我們利用AMPT模型,以φ介子為探針,引入核修正因子,比較不同能量和對稱性的對撞系統(tǒng),觀測到碰撞系統(tǒng)由d+Au,Cu+Au到Au+Au變化的過程中,系統(tǒng)由冷原子效應(yīng)主導(dǎo)到逐漸轉(zhuǎn)化為由熱密物質(zhì)效應(yīng)主導(dǎo)的過程。在實驗方面本文還討論了 STAR的高階觸發(fā)系統(tǒng)。由于RHIC亮度的不斷提高,但數(shù)據(jù)采集能力的有限,于是STAR發(fā)展了高階觸發(fā)系統(tǒng)(HLT)。高階觸發(fā)系統(tǒng)是相對于低階觸發(fā)系統(tǒng)而言,由于高階觸發(fā)系統(tǒng)允許更高的觸發(fā)時間,就可以得到TPC,TOF,MTD等重要探測器的信息,通過高性能計算機的處理,實時的完成粒子飛行徑跡和事件的重構(gòu),針對不同的物理分析目標,可以挑選出我們希望得到的事件,這很大的提高了我們的物理分析效率。在粒子飛行徑跡重構(gòu)過程中,由于空間電荷效應(yīng)和柵格泄漏效應(yīng)的存在,我們介紹了空間電荷效應(yīng)和柵格泄漏效應(yīng)的修正方法。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O571.6
【圖文】：

即電磁相互作用，弱相互作用和強相互作用。圖1.1標準模型包括的基本粒子圖 1.1是標準模型包括的基本粒子�；玖Ｗ臃謨纱箢悾嘿M米子和玻色子。費米子的自旋為半整數(shù)，遵守泡利不相容原理，包括三代夸克 (u,d,s,c,t,b)，三代輕子 (e, , ) 和其對應(yīng)的中微子 (e μ τ) 以及他們對應(yīng)的反粒子。玻色子的自旋為整數(shù)，不受泡利不相容原理約束，包括光子，膠子，W ，Z0和 Higgs 粒子，其中光子，膠子，W 和 Z0為矢量玻色子，只有 Higgs 粒子為標量玻色子。Higgs 粒子與基本粒子相互作用，利用自發(fā)對稱性破缺來賦予基本粒子質(zhì)量。矢量玻色子是傳遞力的媒介，如圖 1.2

依據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙產(chǎn)生于一次溫度密度無限大的奇點大爆炸，爆炸發(fā)生后的幾個毫秒內(nèi)，整個宇宙都處于一種夸克膠子等離子體的物質(zhì)形態(tài)。因此對 QGP 的研究對認識宇宙的早起演化過程有重大意義。圖1.5就展示根據(jù)大爆炸理論的宇宙演化過程。圖1.4根據(jù)宇宙大爆炸理論推出的宇宙演化示意圖依據(jù)格點QCD(LQCD)的計算，發(fā)生QGP相變的臨界溫度Tc大約為 MeVMeV[11]。圖1.5展示了經(jīng) LQCD 計算后不同味組合下系統(tǒng)的熵 T4隨溫度T Tc的變化。從圖中可以看出，當(dāng)溫度達到臨界溫度 Tc時，系統(tǒng)的熵快速的增大，這表明系統(tǒng)發(fā)生了 QGP 相變，夸克從強子中解禁出來形成自由的夸克，同時我們也發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)達到 QGP 狀態(tài)下時經(jīng)過 LQCD 計算出來的數(shù)值要低于Stefan-Boltzmann 極限，這就表明在 QGP 中，夸克和膠子還沒有達到完全自由的狀態(tài)

強子化和凍出四個階段。圖1.7相對論重離子碰撞演化示意圖 預(yù)平衡階段 (Pre-Equilibrium)。相對論重離子對撞后，碰撞區(qū)域的溫度急劇升高的過程中，部分子之間發(fā)生劇烈的散射，然后產(chǎn)生大量的解禁狀態(tài)下的夸克和膠子。在經(jīng)過大約 fm c 的時間后，系統(tǒng)達到局域熱平衡，該階段結(jié)束，開始進入下一階段夸克膠子等離子體的演化階段。高橫動量 (transverse momentum)的粒子和大量的光子都在此階段產(chǎn)生，包括直接光子，虛光子和實光子。 夸克膠子等離子體階段 (QGP)。預(yù)平衡階段結(jié)束后，夸克膠子等粒子體形成，系統(tǒng)達到局域熱平衡，接下來產(chǎn)生的夸克膠子等離子體安裝流體動力學(xué)進行演化 [14]。體系的演化具體按流體力學(xué)的方程：Tμνx uμuν x P x gμνP xμTμνx (1.3)8

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1 楊海濤;楊海燕;余功明;;高能重離子碰撞中噴注的光生過程[J];昭通學(xué)院學(xué)報;2016年05期

2 蔡勖;周卓Z

本文編號：2794882