本文關(guān)鍵詞：在RHIC能區(qū)質(zhì)子—質(zhì)子和金—金原子核對撞中重味夸克產(chǎn)額　出處：《華中師范大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：相對論重離子碰撞的一個主要目的是研究在非常高的溫度和能量密度下,解禁閉的夸克和膠子等離子體(QGP)的形式和性質(zhì),以及它們和硬部分子之間的相互作用。位于布魯克海文國家實驗室(BNL)的相對論重離子對撞機(RHIC)和歐洲的大型強子對撞機(LHC)的實驗結(jié)果表明,這種新的物質(zhì)形態(tài)可以通過超高能相對論重離子碰撞產(chǎn)生。但是在實驗上很難直接觀察這種新的物質(zhì)形態(tài),因為夸克和膠子帶色荷,因此它們會禁閉在強子內(nèi)部。在實驗上觀測到的是末態(tài)的冷卻的粒子,這種末態(tài)的粒子受到冷核和熱核效應(yīng)的影響,所以很難從末態(tài)粒子觀測早期的QGP的演化過程。重夸克被認為是研究QGP的完美探針,因為它們在重離子碰撞初期通過部分子的硬散射過程產(chǎn)生,而且質(zhì)量很大,在RHIC能級下很難在QGP的演化中再產(chǎn)生。因此重夸克攜帶了系統(tǒng)的早期階段的碰撞信息和QGP的熱介質(zhì)信息。在系統(tǒng)的演化過程中,重味夸克穿過介質(zhì)并且和QGP相互作用,因此重夸克的性狀中攜帶有QGP演化的信息,因此精確地分別測量charm夸克和bottom夸克的產(chǎn)額對于理解重夸克與介質(zhì)的相互作用,以及介質(zhì)的性質(zhì),部分子的能量損失機理是非常重要的。由于重味夸克質(zhì)量(charm 和 bottom 夸克,mc≈1.3 GeV/c2 and mb≈ 4.2 GeV/c2)遠高于量子色動力學(xué)QCD標(biāo)度(大約200 MeV),所以重味夸克的產(chǎn)生過程伴隨著較高的橫動量轉(zhuǎn)移。由于QCD的漸近自由,這個過程可以很好地用微擾QCD描述。在試驗中精確的測量重味夸克的產(chǎn)生可以很好地檢驗微擾QCD計算,而且為模型計算提供較準(zhǔn)確的參數(shù)。在2014年,STAR實驗組安裝了一個重味夸克勁跡探測器(HFT),這是一個新的硅探測器,具有非常好的位置分辨率用于測量衰變頂點和碰撞頂點之間的最近距離(DCA)。由于charm和bottom強子的壽命不一樣,通過DCA的差異,就能夠分開charm和bottom強子半輕子衰變產(chǎn)生的電子。半輕子衰變道可以通過測量重味介子衰變產(chǎn)生的電子來測量重味夸克,盡管這是一種間接測量的辦法,但也是一種非常有效的測量方法。在RHIC能區(qū)下重味夸克的產(chǎn)生截面比較小,所以測量一直受統(tǒng)計量的影響。和強子衰變道相比,半輕子衰變道衰變的電子有較好的統(tǒng)計量。在本論文中,除非有特別說明,所有的電子包括正電子和負電子。我們最新的實驗數(shù)據(jù)是在質(zhì)心系200 GeV質(zhì)子-質(zhì)子對撞中charm和bottom強子半輕子衰變產(chǎn)生的電子的產(chǎn)額,分析結(jié)果和微擾QCD的次領(lǐng)頭階(FONLL)計算在誤差范圍內(nèi)一致。電子在質(zhì)子-質(zhì)子對撞的產(chǎn)額可以作為原子核對撞電子產(chǎn)額的基線,來研究熱部分子在高溫高密的介質(zhì)中的能量損失。我們測量結(jié)果表明,非光電子的核修正因子在所有的中心度區(qū)間,高橫動量(4 GeV/cpr)范圍有比較大的壓低,且壓低隨著中心度的增加而不斷減少,在低橫動量區(qū)間核修正因子有加強,但是系統(tǒng)誤差很大。我們分別測量了charm和bottom強子通過半輕子衰變道產(chǎn)生的電子在質(zhì)心系200 GeV金-金對撞的產(chǎn)額。本次測量結(jié)果表明bottom強子半輕子衰變產(chǎn)生的電子的核修正因子壓低比charm強子衰變產(chǎn)生的電子要小,這一結(jié)果被認為bottom夸克和charm夸克相比,在熱部分子中損失的能量要小。
[Abstract]:The main purpose of relativistic heavy ion collisions is to study the form and properties of quark and gluon plasma (QGP) at the very high temperature and energy density, and the interaction between them and hard part molecules. Brook is located at the Brookhaven National Laboratory (BNL) of the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Europe's Large Hadron Collider (LHC). The experimental results show that this new material can form by ultra high energy relativistic heavy ion collisions. However, it is difficult to directly observe the new form of material in the experiment because the quarks and gluons are charged with color, so they are confined within the hadron. In the experiments of the final cooling of particles, the final particles affected by cold nuclear and thermonuclear effect, so it is difficult from the evolution process of final particles in early QGP observation. Heavy quark is considered to be a perfect probe for studying QGP, because they are produced by hard scattering process of partial ions in the early stage of heavy ion collisions, and the mass is very large, so it is difficult to generate in the evolution of QGP at RHIC level. So the heavy quark carries the collision information at the early stage of the system and the hot media information of the QGP. In the evolution process of the system, through the medium and heavy quark and QGP interaction, so the characters of heavy quark carries the evolution of QGP information, so the accurate measurement of charm and bottom respectively, the quark quark yield for understanding the interaction of heavy quark and medium, and the nature of the medium, the energy loss mechanism of it is very important. Due to the heavy quark mass (charm and bottom quarks, MC = 1.3 GeV/c2 and MB = 4.2 GeV/c2) is much higher than the quantum chromodynamics QCD scale (about 200 MeV), so the process of heavy quark with high transverse momentum transfer. Due to the asymptotic freedom of QCD, this process can be well described with the perturbation of QCD. The precise measurement of the production of heavy quark in the test can well test the perturbation QCD calculation and provide more accurate parameters for the model calculation. In 2014, the STAR experimental group installed a heavy flavor quark detector (HFT), which is a new silicon detector. It has very good position resolution to measure the closest distance between the decay point and the collision vertex (DCA). Because of the different lifetime of charm and bottom hadrons, the electrons produced by the decay of the charm and bottom hadrons can be separated through the difference between the DCA and the hadrons. The semi lepton decay channel can be used to measure the heavy flavor quark by measuring the electrons generated by heavy flavor meson decay. Although this is an indirect measurement method, it is also a very effective measurement method. The cross section of the heavy quark in the RHIC energy region is smaller, so the measurement has been influenced by the statistics. Compared with the hadron decay path, the electrons in the decay of the semi lepton decay channel have a better statistic. In this paper, all electrons include positron and negative electrons unless there is a special description. Our latest experimental data is the yield of electrons generated by the half lepton decay of charm and bottom hadronic protons in the 200 GeV proton proton collision, and the analysis results are in agreement with the minor leader rank (FONLL) of perturbation QCD in the error range. The proton proton collision yield of electrons can be used as the baseline of the nuclear collision electron yield to study the energy loss of heat molecules in high temperature and dense medium. The results of our measurements show that the non electron nuclear modification factor in all of the central region of high transverse momentum (4 GeV/cpr) is lower relatively large, and depress continuously decrease with the increase of the center, in the low transverse momentum range nuclear modification factor to strengthen the system, but the error is large. We measured the amount of electrons produced by the charm and bottom hadrons through the semi - lepton decay channel in the mass of the 200 GeV gold - Gold colliding in the mass. The measurement results show that the electron correction factor of bottom hadronic decay is less than that produced by charm hadron decay. This result is considered that the energy loss of bottom quark and charm quark is smaller in the hot part molecule.
【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】：2017
【分類號】：O571.6;O572.2

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本文編號：1347106