【摘要】：現(xiàn)有物理學(xué)理論認(rèn)為,宇宙誕生后的百萬分之幾秒內(nèi),宇宙中曾存在過一種被稱為“夸克—膠子等離子體”的物質(zhì)�？茖W(xué)家們希望通過迷你“宇宙大爆炸”實驗,即重離子碰撞實驗,解開宇宙形成之謎。實驗上,將兩個重核加速到接近光速后使它們對頭碰撞,產(chǎn)生高溫條件。對撞瞬間產(chǎn)生的高溫相當(dāng)于太陽核心溫度的10萬倍,即10萬億度。據(jù)信這個溫度就是137億年前宇宙大爆炸剛剛發(fā)生后百萬分之幾秒內(nèi)的溫度。在這—溫度下將產(chǎn)生“夸克—膠子等離子體”。對夸克-膠子等離子體的膨脹和冷卻過程進(jìn)行研究,觀察它如何形成最終構(gòu)成當(dāng)前宇宙物質(zhì)的粒子。在相對論重離子碰撞中夸克膠子解緊閉,產(chǎn)生自由高能的夸克和膠子(即部分子),部分子與介質(zhì)發(fā)生多重散射,與此同時部分子還會輻射膠子,直至逃離高溫的介質(zhì),在真空中強(qiáng)子化。通過噴注重建,來理解噴注與介質(zhì)之間的相互作用機(jī)制。目前有這幾種物理機(jī)制描述部分子在介質(zhì)中的能量損失,如HT,GLV,AMY,BDMPS。噴注淬火(Jet quenching)描述的是重離子碰撞中產(chǎn)生的部分子,在逃離介質(zhì)的過程中損失能量,這包括碰撞能量損失和輻射能量損失,在實驗上觀測到強(qiáng)子的噴注。實驗上,通過和質(zhì)子—質(zhì)子碰撞對比,大家發(fā)現(xiàn)在核子—核子碰撞中高橫動量區(qū)域強(qiáng)子譜有壓低。為了量化核修正效應(yīng),大家定義了RAA核修正因子。對于輕夸克,輻射能量損失是主要的,碰撞能量損失是次要的,但也不能忽略。對于重夸克,在低能和中能區(qū)域,碰撞能量損失是主要的。但在高能區(qū)域,輻射能量損失是主要的。由于QCD漸近自由的性質(zhì),許多高能散射過程都可以用微擾QCD來分析。在絕大數(shù)情況中分析都是以因子化形式進(jìn)行的,把散射截面中微擾可計算的部分和非微擾可計算的部分分開。如果確定了末態(tài)中的強(qiáng)子,那么就可把碎裂函數(shù)當(dāng)成因子化公式的非微擾部分來輸入。一般而言,碎裂函數(shù)描述的是帶色荷的夸克和膠子強(qiáng)子化成色中性粒子的過程,像強(qiáng)子或者光子。通過比較重離子碰撞實驗測得的碎裂函數(shù)和真空中測得的碎裂函數(shù),我們可以量化部分子在穿越QGP時與介質(zhì)發(fā)生相互作用的大小和能量損失。碎裂函數(shù)是非微擾的物理量,目前只能通過實驗來提取。真空中碎裂函數(shù)可以通過單舉湮滅過程(SIA)、深度非彈性散射(DIS)、質(zhì)子—質(zhì)子碰撞等實驗來提取。反過來,噴注也對介質(zhì)產(chǎn)生影響。目前可利用玻爾茲曼方程和噴注加流體模型模擬介質(zhì)的演化過程。本文中,首先我們推導(dǎo)出了光錐規(guī)范硬熱圈重求和的膠子傳播子,然后計算光錐規(guī)范下橫向和徑向的硬熱圈自能,并且我們得到了與庫倫規(guī)范和協(xié)變年規(guī)范一樣的玻色子耗散關(guān)系。雖然光錐規(guī)范與庫倫規(guī)范下硬熱圈重求和的膠子傳播子的分子張量形式不一樣,但是我們通過計算硬夸克和硬膠子的阻尼率,兩種規(guī)范可以得到一樣的計算結(jié)果,即可證明光錐規(guī)范硬熱圈重求和的膠子傳播子是規(guī)范不依賴的。第二部分工作,首先介紹了介質(zhì)修正硬過程的部分子碎裂函數(shù)。由于硬過程,我們使用了光錐規(guī)范下裸的夸克和膠子,計算領(lǐng)頭階的修正,有紅外發(fā)散和共線發(fā)散。紅外發(fā)散,可以使用虛修正來抵消。通過重新定義部分子碎裂函數(shù),來吸收共線發(fā)散,碎裂函數(shù)變成了標(biāo)度依賴的。對所有散射和衰變的貢獻(xiàn)求和,可以得到相互耦合部分子碎裂函數(shù)的演化方程。以上都是硬過程對部分子碎裂函數(shù)的修正。在此基礎(chǔ)上,我們考慮軟過程對碎裂函數(shù)的修正。有了硬熱圈重求和的傳播子,我們計算了介質(zhì)修正軟過程的部分子碎裂函數(shù)。由于使用了熱圈重求和的傳播子,沒有紅外發(fā)散。我們還考慮了多重關(guān)聯(lián)軟膠子散射對部分子碎裂函數(shù)的影響。多重關(guān)聯(lián)的軟膠子散射對部分子碎裂函數(shù)有壓低效應(yīng),即LPM效應(yīng)。相對于多重?zé)o關(guān)聯(lián)散射的Bethe-Heitler譜,在多重相關(guān)聯(lián)的軟膠子散射中LPM(Landau-Pomeranchuk-Migidal)效應(yīng)壓低膠子的輻射率,影響觀測到的輻射譜。LPM效應(yīng)與噴注穿越的介質(zhì)長度正相關(guān)。最后基于軟過程修正和LPM效應(yīng)修正的碎裂函數(shù),我們得到了修正后的部分子碎裂函數(shù)的演化方程。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O572.2
【圖文】：

丨：強(qiáng)子到ＱＧＰ的相圖。橫坐標(biāo)表示重子化學(xué)勢，縱坐標(biāo)是另外一個重要的課題是研究夸克膠子等離子兩個，一是大爆炸后１０邋ＰＳ左右的溫度極高的還有一種就是，通過重離子碰撞，實現(xiàn)夸克的

圖２．１．１：深度非彈性散射最低階費(fèi)曼圖，其中黑圈代表質(zhì)子彈性形狀因子逡逑

圖２．１．２：電子－質(zhì)子非彈性散射過程逡逑的散射角，Ｄ是立體角，五和￡＇分別是入射是相對論電子在Ｃｏｕｌｏｍｂ場中的散射截面，逡逑／ｄｃｒ、邋４ａ２（Ｅ＇）２邐２邋９逡逑（ｄＱＬ，邋＝邋－ｅＴ－ｃｏｓ邋Ｉ－＾ 邋＝（—）邐（１邋＋邋－＾ｒｔａｎ２－）（５（ｙ－＾－）邋．ｄＱ．ｄＥ＇邐２Ｍ２邐２邋２Ｍ逡逑ｆ＞．ｇ邋＝邋Ｍｖ。當(dāng)取實驗室系卞＝0時，ｖ邋＝邋ｇ0邋＝射能量和出射能量。逡逑構(gòu)，應(yīng)由式（２．１．５）確定，類似于（２．１．９）的計算＋邋＾Ｆ２邋＋邋＾－（Ｆ，邋＋邋ｋＦ２）２邋ｔａｎ２邋．＾ｄＣｌ＾ｏｎＥ１邋１邋ＡＭ２邋２邐２Ｍ７邐２逡逑

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本文編號：2826114