相对论重离子碰撞中带电粒子比率起伏与净重子数分布的高阶距起伏的研究

摘要

上世纪，李政道教授在谈到现代物理发展时提到，现代物理发展面临两大难题：对称性缺失和对于自由夸克的观测。我们知道，强子是由夸克组成的，但直至今日，我们仍然没有在实验中观测到独立存在的夸克。同时，李政道教授预言，通过高能重离子碰撞，有可能在高温高密的环境下，产生大量解禁闭的由夸克、反夸克和胶子组成的新的物质形态，叫做夸克胶子等离子体(QGP)。这一预言，极大推动了理论和实验的进展。大量科研成果的出现，丰富了人们对于夸克胶子等离子体这一新物质形态特性的了解。
　　 进入21世纪，随着相对论重离子对撞机(RHIC)的运行，研究超高能量密度下的核物质和夸克胶子等离子体进入了一个新时期。金金碰撞中背对背角关联的结果表明，RHIC上已经产生了一团致密的物质。而椭圆流的夸克数标度行为则说明，在RHIC我们已经观测到了部分子层次的集体行为。
　　 理论中提出了很多可以寻找夸克胶子等离子体的观测量，其中，逐事件起伏的研究，特别是对于净电荷数和净重子数的逐事件起伏的研究，被认为是寻找夸克胶子等离子体的有效手段。但是，在RHIC上和SPS上的实验结果都显示出于理论预言的差异。在这篇论文中，我们将利用蒙特卡洛模型来研究不同观测量的性质，详细分析不同物理过程对于实验结果的影响，解释观测结果与理论差异的原因。
　　 另一方面，在量子色动力学的相图中，低温高密区域，夸克胶子相和强子相之间是一级相变；随着温度的升高，一级相变线终止在临界点(Critical Point)；对于更高的温度，比如RHIC能区，夸克胶子相和强子相之间是一个平滑过渡(Crossover)。定位临界点以及研究临界点附近的行为在很长一段时间里将是一个极其重要的研究课题。本文试图通过研究净重子数分布的高阶距，来研究临界点附近的性质，通过对其在接收度依赖和时间演化中的行为，我们能够判断高阶距是否可以作为好的观测量在实验中去探寻临界点。
　　 本文的结构如下，第二章讲介绍相对论重离子碰撞的基础物理知识以及实验研究现状，同时还包括蒙特卡洛模型的基本情况；第三章介绍重离子碰撞实验中极其重要的集体行为；第四章通过对带电粒子比率起伏的学习来研究夸克胶子等离子体的性质；第五章我们将介绍利用挣重子数分布的高阶距起伏来寻找临界点的信息；最后一章将给出本论文的总结和对于未来工作的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

第二章 物理背景知识

§2.1量子色动力学理论

§2.2相对论重离子碰撞实验

§2.3重离子碰撞实验装置

§2.4蒙特卡洛模型

§2.4.1 RQMD模型简介

§2.4.2 AMPT模型介绍

第三章 集体流

§3.1径向流

§3.2各向异性流

第四章 探寻夸克胶子等离子体的信号——带电粒子比率起伏的研究

§4.1部分子相互作用的影响

§4.2强子化的影响

§4.3共振态衰变的影响

§4.4强子相互作用的影响

§4.5部分子物质的影响

§4.6束流能量的影响

§4.7本章小结

第五章 探寻量子色动力学临界点的信号——净重子数分布的高阶距的起伏研究

§5.1基本观测量介绍

§5.2接收度依赖

§5.3时间演化的结果

§5.4束流能量依赖

§5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

在校期间发表的论文、会议报告等

致谢