本文選題：相對(duì)論重離子碰撞　切入點(diǎn)：夸克膠子等離子體　出處：《華中師范大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：描述強(qiáng)相互作用的量子色動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為,自然條件下組成物質(zhì)的基本粒子夸克和膠子被禁閉在強(qiáng)子中,但是在極端高溫高密條件下會(huì)解禁閉形成一種新的物質(zhì)形態(tài)-夸克膠子等離子體(QGP)。在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造這種極端條件的手段是相對(duì)論重離子碰撞。找到夸克解禁閉的相變臨界點(diǎn)并研究這一新物質(zhì)形態(tài)的性質(zhì),一直是重離子物理理論和實(shí)驗(yàn)工作的熱點(diǎn)。碰撞過程中QGP存在的時(shí)間極短,在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件下無法直接觀測(cè)。經(jīng)過幾十年理論和實(shí)驗(yàn)的積累,人們發(fā)展了一系列間接研究QGP的探針,其中一個(gè)就是“噴注淬火”效應(yīng),即碰撞初期產(chǎn)生的快速部分子在穿越核介質(zhì)時(shí)損失能量的現(xiàn)象,它不僅可以體現(xiàn)在重離子碰撞中領(lǐng)頭強(qiáng)子產(chǎn)額的壓低,還可修正整體噴注觀測(cè)量。相較于領(lǐng)頭強(qiáng)子,整體噴注由于攜帶更多物理信息是更具優(yōu)勢(shì)的觀測(cè)量。本文中,我們系統(tǒng)的研究了噴注淬火效應(yīng)對(duì)多個(gè)整體噴注觀測(cè)量的核修正。在重離子碰撞中,初態(tài)冷核效應(yīng)和末態(tài)噴注淬火效應(yīng)都會(huì)對(duì)觀測(cè)量造成影響。為了不受干擾的研究噴注淬火效應(yīng),我們單獨(dú)計(jì)算了多個(gè)碰撞對(duì)心度區(qū)間冷核物質(zhì)效應(yīng)對(duì)領(lǐng)頭強(qiáng)子和單舉整體噴注產(chǎn)額的修正,結(jié)果發(fā)現(xiàn)從對(duì)心到邊緣碰撞,冷核物質(zhì)效應(yīng)逐漸減弱,對(duì)我們之后研究噴注淬火效應(yīng)修正的整體噴注觀測(cè)量具有指導(dǎo)意義。緊接著,我們研究了重離子碰撞中整體噴注形狀的核修正,發(fā)現(xiàn)核環(huán)境中整體噴注的形狀與介質(zhì)誘導(dǎo)輻射膠子的角分布直接相關(guān),通過與CMS實(shí)驗(yàn)測(cè)量值對(duì)比,我們驗(yàn)證了多個(gè)輻射膠子的角分布模型,發(fā)現(xiàn)角分布傾向于dNg/dθ∝1/√θ。以此角分布模型描述介質(zhì)誘導(dǎo)輻射的膠子,我們預(yù)測(cè)了未來超高能級(jí)重離子碰撞中整體噴注形狀的核修正,以及不同尺寸重建的單舉整體噴注產(chǎn)額的核修正,結(jié)果都表明更高能級(jí)重離子碰撞中整體噴注產(chǎn)額和形狀的核修正與此前LHC能級(jí)中的結(jié)果接近。在同一理論框架下,我們還計(jì)算了重離子碰撞中W玻色子標(biāo)記噴注產(chǎn)額的核修正,W玻色子標(biāo)記噴注產(chǎn)生的微分散射截面在小橫動(dòng)量區(qū)域被抬升,而在大橫動(dòng)量區(qū)域被壓低。此外,噴注的平均電荷可以完全區(qū)分夸克噴注和膠子噴注,為我們研究部分子能量損失的味道依賴提供了可能。我們首次計(jì)算了重離子碰撞中整體噴注的平均電荷。發(fā)現(xiàn),相較于質(zhì)子-質(zhì)子碰撞,整體噴注的平均電荷值有大約20%的抬升。為了分析這一核修正的來源,我們計(jì)算了夸克噴注平均電荷的核修正因子,結(jié)果表明夸克噴注的平均電荷幾乎不受核效應(yīng)的影響。在我們的計(jì)算模型中,夸克噴注和膠子噴注由于各自的色因子不同而損失不同的能量,△Eq/△Eg=4/9,膠子噴注損失更多的能量導(dǎo)致末態(tài)觀測(cè)到的同一能量區(qū)間的整體噴注中夸克噴注所占的份額增加,體現(xiàn)在觀測(cè)量中則是使整體噴注的平均電荷值增加。因此整體噴注平均電荷的核修正僅來自于核效應(yīng)對(duì)夸克和膠子相對(duì)份額的修正。我們進(jìn)一步假設(shè)△Eq/△Eg=1,即夸克噴注和膠子噴注損失相同的能量,它們的相對(duì)份額不發(fā)生改變。在此假設(shè)條件下得到的噴注平均電荷的核修正驗(yàn)證了我們之前的結(jié)論。未來實(shí)驗(yàn)中精確測(cè)量重離子碰撞中整體噴注平均電荷的核修正,可以加深我們對(duì)部分子能量損失對(duì)味道的依賴的理解。
[Abstract]:Think of quantum chromodynamics theory to describe the strong interaction, under natural conditions, the material particles of quarks and gluons is confined in hadrons, but under extreme conditions of high temperature and high density will be lifted and closed to form a new state of matter quark gluon plasma (QGP). To create such extreme conditions in the laboratory means is the relativistic heavy ion collision. The critical point and find quark Deconfinement properties of this new form of matter, has been a hot topic in Heavy Ion Physics, theoretical and experimental work. Time in the collision process of QGP is very short, can not be observed directly under the present experimental conditions. After decades of experimental and theoretical accumulation. People have developed a series of indirect probe QGP research, which is a "jet quenching" effect, namely the collision energy loss produced in the early stage of the fast subsystem across the nuclear medium when the phenomenon , it can not only reflect the depression in heavy ion collisions leading hadron yields, can also be modified jet observables. Compared to the leading hadrons, jet due to carry more physical information is the measuring value of more advantages. In this paper, we systematically studied the nuclear modification of jet quenching effect on multiple the whole injection measurements. In heavy ion collisions, the initial and final state effects of cold nuclear jet quenching will have an impact on the concept of measurement. In order to study the effect of jet quenching interference, we calculated separately modified multiple collisions on heart interval cold nuclear matter effect on leading hadrons and single lift the overall yield of the jet, results from collision to the edge of the heart, cold nuclear matter effect gradually weakened, to us after the whole jet quenching effect of modified injection spray measurements have guiding significance. Then, we studied from Zi Peng Nuclear modification jet crashed into shape, that is directly related to the angular distribution and the shape of the medium in the nuclear jet induced gluon radiation, by comparing with the CMS experimental data, we verify the angular distribution of multiple gluon radiation model, found that the angular distribution tends to dNg/d / 1/ theta theta tick. This angular distribution model to describe the gluon medium induced by radiation, we predict the nuclear modification of ultra high energy heavy ion collisions in the overall level of injection in the shape of the future, and different sizes of single injection for reconstruction of the overall yield of the nuclear modification, results show that the higher level of heavy ion collision jet yield and shape the nuclear modification and after LHC levels are close to the results. In the same framework, we also calculated the nuclear modification in heavy ion collisions W boson marker injection yield, W boson marker injection produced by differential cross section of the small transverse momentum region Domain were uplifted, was down in the large transverse momentum region. In addition, the average charge injection can distinguish between quark and gluon jets, study the parton energy loss for our taste on possible. We first calculated the average charge in heavy ion collision integral injection. The results show that the phase compared with the proton proton collisions, the average overall charge injection value of about 20% uplift. In order to analyze this nuclear modified source, we calculate the nuclear modification factor quark jet average charge, the result shows that the average charge quark jet is hardly affected by the nuclear effect. In our calculation model in, quark and gluon jets due to their different color factor and the loss of different energy, Delta Eq/ and delta Eg=4/9, the energy of gluon more losses caused by quark jet injection with a total energy range observed in the final Increase the share, reflected in the observation is that the average overall charge injection increased. So the overall average injection charge of nuclear modified only from the nuclear effect to quarks and gluons. We further assume that the relative share of delta Eq/ Delta Eg=1, namely quark and gluon jets loss the same the relative share of energy, they do not change. The nuclear modification injection average charge obtained based on the assumption we show the conclusion. The accurate measurement of nuclear modification in heavy ion collisions overall average charge injection experiments in the future, can deepen our understanding of the parton energy loss of taste depends on understanding.

【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O571.6

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