本文關鍵詞：相對論重離子碰撞中的電磁探針

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【摘要】：從上個世紀開始,相對論重離子碰撞就被用來在實驗室條件下研究高溫高密條件下的QCD物質性質。RHIC和LHC這么多年來的大量實驗結果表明,在高能量的重離子碰撞過程中可能形成了一種高溫高密物質——強耦合的夸克膠子等離子體(sQGP)。對sQGP特性的研究成為一個重要課題,不僅關系到高能核物理本身,還涉及人類對早期宇宙的了解。sQGP的產(chǎn)生和特性研究大多是依賴于實驗對強子的測量,比如橫動量譜,各向異性流等等。由于這些強子在系統(tǒng)演化過程中受到后期的次級碰撞的影響,混雜了強子氣體相的信息。光子、雙輕子這樣的電磁探針,能夠在強耦合的夸克膠子等離子體中產(chǎn)生,又不再參與后來的強相互作用,可以不受影響地穿透整個系統(tǒng),攜帶最干凈、最直接的sQGP信息。在相對論重離子碰撞中,光子的來源有多種方式。在本文中,我們主要關心的是直接光子(direct photon)(扣除衰變貢獻),主要包括快光子(prompt photons)和熱光子。在部分子層次,它們可以通過康普頓散射和正反夸克湮滅產(chǎn)生,或者更高階貢獻。對于前者來說,碰撞部分子來自于初始核；對于后者來說,碰撞部分子來自于熱化的QGP。熱光子也可以通過強子氣體相熱輻射產(chǎn)生,主要是通過熱化的強子之間的碰撞。實驗觀察到直接光子有較大的橢圓流,是目前本領域的困惑之一。傳統(tǒng)的計算中不區(qū)分系統(tǒng)熱化時間和QGP形成時間,得到的橢圓流比實驗測量值小很多。考慮延遲QGP的形成時間,采用經(jīng)過強子數(shù)據(jù)檢驗的流體力學模型,我們不僅能夠解釋直接光子的橫動量譜,也能夠解釋直接光子的橢圓流。我們利用實驗測量數(shù)據(jù),尤其是直接光子的橢圓流,提取了QGP的形成時間,約為2 fm/c。然后,我們給出了直接光子的高階流vn(n=3,4,5)的預測。雙輕子和直接光子一樣,也是QGP的穿透探針。為了檢驗推遲的QGP形成機制,我們構造了雙輕子計算框架,并且運用了EPOS流體完成了200GeV能量AuAu碰撞的初步計算。對于雙輕子,其產(chǎn)生于碰撞系統(tǒng)演化的整個過程,不同階段產(chǎn)生的雙輕子有不同的動力學特征：在雙輕子低不變質量區(qū)域(]LMR:Mn1.1GeV/2),雙輕子主要來自于矢量介子(ρ,ω,φ)的衰變,而介質對于這些矢量介子的譜函數(shù)的修正,可能會被看作是手征對稱恢復的信號；在雙輕子中間不變質量區(qū)域(IMR：1.1GeV/cMⅡ3GeV/c2),人們普遍認為雙輕子主要來源于QGP物質的熱輻射,同時,在更高的質心系能量下,重味夸克衰變,如擊cc→l+l-X,對于雙輕子的貢獻明顯增大,而且,介質對于這部分貢獻也可能存在一定的修正；在雙輕子高不變質量區(qū)域(H1MR:MⅡ3GeV/c2),雙輕子主要來自于碰撞最初階段的"Drell-Yan"過程,以及重夸克偶素貢獻。本文展示了（S_(NN)）~（1/2）=200GeV的Au+Au碰撞中雙電子的不變質量譜：在QGP相,我們對比了微擾QCD和格點QCD兩種方法,發(fā)現(xiàn)只在低不變質量區(qū)域內(nèi)有差異；在強子相運用向前散射振幅方法來計算輻射率；運用3+1維EPOS流體完成時空積分后,得到了熱的雙電子的不變質量譜；對于Cocktail貢獻,我們直接運用STAR Cocktail實驗數(shù)據(jù)(它包括了π0,η,η,ω,φ,J/ψ,cc,bb的衰變或者Dalitz衰變以及Drell-Yan過程的貢獻),由此成功解釋不同中心度下實驗測量的雙電子不變質量譜。最后本論文還展示了(?)SNN=200GeV的Au+Au碰撞中熱雙電子的各向異性流vn(n=2,3,4,5)。研究了從QGP相和強子氣體相輻射的高階流特性,高階流對碰撞中心度(反應偏心度)的依賴以及對階次n的依賴。雙輕子工作框架僅僅剛剛建成熱輻射的計算,進一步關于Cocktail的工作尚待進行。
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O572.33

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本文編號：1202852