本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)子物質(zhì)中依賴溫度的介子—介子反應(yīng)截面　出處：《上海大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)和大強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)為我們提供了研究強(qiáng)子物質(zhì)所需要的實(shí)驗(yàn)條件。夸克膠子等離子體(QGP)隨著體積的不斷膨脹而逐漸冷卻,夸克、反夸克、膠子在QCD相變溫度重新組合形成強(qiáng)子物質(zhì),強(qiáng)子物質(zhì)膨脹冷卻到凍結(jié)溫度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示π介子、K介子、ρ介子在末態(tài)強(qiáng)子產(chǎn)物中占有主要份額,它們相互反應(yīng)的截面為我們提供了研究強(qiáng)子物質(zhì)的重要信息。同時(shí)由于媒介修正效應(yīng)的重要性,如果想要更好地理解強(qiáng)子物質(zhì),那么就必須研究與溫度有關(guān)的介子-介子反應(yīng)截面。這樣的截面將對(duì)強(qiáng)子物質(zhì)的化學(xué)平衡、熱平衡、強(qiáng)子譜的研究有著決定性的作用。在本文的第一部分回顧介子-介子反應(yīng)的科研成果,闡述本文研究的目的和意義,介紹本文的主要內(nèi)容和文章結(jié)構(gòu)。在第二部分介紹研究成果,分為三章,分別研究與溫度相關(guān)的由夸克交換機(jī)制導(dǎo)致的介子-介子非極化截面、強(qiáng)子物質(zhì)中夸克-反夸克作用勢(shì)和夸克-反夸克自由能之間的關(guān)系、夸克湮滅導(dǎo)致的介子-介子非彈性散射截面。在第三部分給出四個(gè)附錄。我們第一個(gè)研究是關(guān)于夸克支配的介子-介子非共振反應(yīng)。我們研究反應(yīng)I=2ππ→ρρ、I=1 KK→K*K*、I=1 KK*→K*K*、I=3/2πK→ρK*、I=3/2πK*→ρK*、I=3/2ρK → ρK*、I =3/2πK*→ρK的吸熱反應(yīng)截面。與溫度相關(guān)的作用勢(shì)包括微擾QCD給出的短距勢(shì)、格點(diǎn)QCD給出的長(zhǎng)距勢(shì)、帶有相對(duì)論修正的自旋-自旋相互作用項(xiàng)。該短距作用勢(shì)是基于單膠子交換的微擾QCD單圈和雙圈修正得到的,而長(zhǎng)距作用勢(shì)是一個(gè)與距離無(wú)關(guān)但依賴于溫度的夸克作用勢(shì)。根據(jù)這樣構(gòu)造的夸克作用勢(shì)與溫度的相關(guān)性,我們通過(guò)求解含此勢(shì)的薛定諤方程便得到夸克-反夸克相對(duì)運(yùn)動(dòng)波函數(shù)和介子質(zhì)量的溫度依賴性�；谝浑A玻恩近似和夸克交換機(jī)制,利用該夸克-反夸克相對(duì)運(yùn)動(dòng)波函數(shù)、介子質(zhì)量、依賴于溫度的作用勢(shì)計(jì)算與溫度相關(guān)的這七個(gè)非共振反應(yīng)的非極化截面。需要注意的是,在溫度接近臨界溫度時(shí),隨著π介子和K介子半徑的快速增加導(dǎo)致πK*→ρK以外的反應(yīng)的截面峰值的快速增加。對(duì)與溫度相關(guān)的數(shù)值非極化截面進(jìn)行擬合,得到參數(shù)化的公式。我們的第二個(gè)研究是關(guān)于強(qiáng)子物質(zhì)中夸克-反夸克作用勢(shì)和夸克-反夸克自由能之間的關(guān)系。在格點(diǎn)QCD計(jì)算下可以得到夸克自由能,我們利用這個(gè)自由能推導(dǎo)得到中長(zhǎng)距作用勢(shì)。這就要求我們?nèi)パ芯靠淇?反夸克作用勢(shì)和夸克-反夸克自由能之間的關(guān)系。我們計(jì)算后得到,當(dāng)系統(tǒng)的溫度在相變溫度以上時(shí),重夸克與重反夸克的作用勢(shì)幾乎與它們的自由能的值一致,但是輕夸克和輕反夸克(或者重夸克和輕反夸克,或者輕夸克和重反夸克)的勢(shì)能則比他們的自由能要大。當(dāng)系統(tǒng)溫度在相變溫度Tc以下時(shí),夸克-反夸克作用勢(shì)則較好地近似為夸克-反夸克的自由能。因此,我們可以應(yīng)用夸克-反夸克自由能去研究強(qiáng)子物質(zhì)或者強(qiáng)子-強(qiáng)子反應(yīng)。我們的第三個(gè)研究是關(guān)于夸克-反夸克湮滅所主導(dǎo)的介子-介子非彈性散射。這一機(jī)制是先由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克湮滅成一個(gè)膠子,隨后這個(gè)膠子產(chǎn)生出一對(duì)夸克和反夸克。由這樣的夸克-反夸克湮滅所支配的反應(yīng)有I=1ππ→ρρ、I=1 K(?)→K*(?)*、I=0 K(?)→K*(?)*、I=1 K(?)*→K*(?)*、I=0 K(?)*→K*(?)*、I=1ππ→K(?)、I=1πρ→K(?)*、I=1πρ→K*(?)、I=1 K(?)→ρρ。我們通過(guò)玻恩近似研究上述反應(yīng)時(shí)會(huì)涉及一種或兩種費(fèi)曼圖。我們從費(fèi)曼圖推導(dǎo)躍遷振幅和躍遷勢(shì),并用這對(duì)應(yīng)夸克-反夸克湮滅及產(chǎn)生的夸克-反夸克躍遷勢(shì)計(jì)算這些反應(yīng)在六個(gè)溫度時(shí)的非極化截面。我們通過(guò)擬合數(shù)值非極化截面得到與溫度相關(guān)的參數(shù)化截面公式。進(jìn)一步,我們還考慮反應(yīng)I=0ππ→ρρ,它包含了夸克交換機(jī)制和夸克-反夸克湮滅機(jī)制兩種情況。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O572.33

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本文編號(hào)：1312803