【摘要】：在相對論重離子對撞中會產(chǎn)生一種全新的物質(zhì)形態(tài),即強(qiáng)耦合的夸克膠子等離子體(QGP)。在碰撞早期,入射核與靶核中的兩個部分子之間有一定概率發(fā)生較大動量轉(zhuǎn)移的非彈性散射,即硬散射。硬散射過程中會有較大的徑向能量轉(zhuǎn)移至橫向,因此該程產(chǎn)生部分子會擁有很高的橫動量(PT)。這些高PT的部分子會與QGP介質(zhì)相互作用并且損失能量,這些部分子在強(qiáng)子化后形成的高能粒子束稱為噴注。由于噴注的產(chǎn)生伴隨著大動量轉(zhuǎn)移,這種硬散射過程可以通過微擾量子色動力學(xué)來計算。另外由于噴注產(chǎn)生于碰撞早期,所以它們有足夠時間與介質(zhì)發(fā)生相互作用。所以人們認(rèn)為噴注是研究QGP介質(zhì)的良好探針。實驗上,人們通常分析較高PT粒子的單舉分布產(chǎn)額和相對于較高PT粒子的二粒子方位角關(guān)聯(lián)來探究噴注-介質(zhì)的相互作用。較高PT粒子的單舉產(chǎn)額研究會因存在表面發(fā)射效應(yīng)帶來偏差,即碎裂成高PT粒子的部分子更可能是從靠近介質(zhì)表面的區(qū)域發(fā)射出來,這些部分子與介質(zhì)有著極少的相互作用,致使該觀測量對于介質(zhì)的核心部分不敏感。但是在二粒子噴注方位角關(guān)聯(lián)分析中,考慮到高PT粒子對應(yīng)的部分子的反彈噴注將會有很大可能經(jīng)歷最長的相互作用路徑。所以利用二粒子關(guān)聯(lián)方法研究背端關(guān)聯(lián)將為我們研究介質(zhì)的性質(zhì)提供更有價值的信息。在二粒子關(guān)聯(lián)分析中,首先會選取一個較高PT的粒子(稱為觸發(fā)粒子),并認(rèn)為其來自于噴注,用其方向近似代替噴注的軸向。然后選取PT相對觸發(fā)粒子較低的粒子(伴隨粒子),伴隨粒子包含了來源于同一噴注或其反彈噴注中的粒子。在二粒子關(guān)聯(lián)分析中,我們需要各向異性流和共振態(tài)衰變的貢獻(xiàn)為噴注關(guān)聯(lián)分析中的背景本底,在實際分析中我們需要扣除。二階各向異性流(橢圓流)背景本底通常利用ZYAM(Zero Yield at Minimum)方法扣除,該方法中橢圓流系數(shù)通過獨(dú)立的流測量得到,橢圓流絕對幅度通過假設(shè)方位角差為1處無噴注關(guān)聯(lián)來確定,該方法通常會引入額外的不確定度。另外由于對三角流和其它高階流的貢獻(xiàn)常被忽視,而近端的脊結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)端的雙峰關(guān)聯(lián)就很有可能源于高階流的貢獻(xiàn)。在本論文中,我們詳細(xì)介紹了自己發(fā)展出的二粒子噴注關(guān)聯(lián)中扣除集體流背景本底的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。該方法主要的特點(diǎn)是不對集體流背景本底在形狀和幅度上作任何估計,所以不會引入額外的不確定度。我們通過對高PT粒子在特定贗快度(η)區(qū)間限定一個較大的反彈pT(Px)來抬高該特定η區(qū)間內(nèi)的背端噴注總數(shù)。然后我們只選取有著最高|Px|的那部分(10%)事例。我們定義了兩個相對于中心快度區(qū)對稱的η區(qū)間,-0.5η0和0η0.5,我們將靠近Px計算中對應(yīng)的η區(qū)間的稱為“近區(qū)”;另外一個稱為“遠(yuǎn)區(qū)”。然后我們分別計算近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)觸發(fā)粒子與伴隨粒子的二粒子關(guān)聯(lián)。由于近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)相對于中心快度區(qū)對稱,集體流對于近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的貢獻(xiàn)幾乎相等。通過計算近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)二粒子關(guān)聯(lián)函數(shù)的差值,集體流本底就會被抵消。但是由于不同的η間隔,背端噴注對于近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的貢獻(xiàn)存在顯著差異,即對近區(qū)的噴注關(guān)聯(lián)有著顯著貢獻(xiàn),但是對于遠(yuǎn)區(qū)的噴注關(guān)聯(lián)的貢獻(xiàn)微乎其微。所以最后近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)的二粒子關(guān)聯(lián)的差值只包含背端噴注關(guān)聯(lián)貢獻(xiàn)。我們利用只包含集體流成分的Toy模型和只包含噴注貢獻(xiàn)的PYTHIA模型驗證了該數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的可行性與正確性,結(jié)果表明數(shù)據(jù)驅(qū)動方法在有效地扣除集體流貢獻(xiàn)的同時,還可以較好地保留背端噴注關(guān)聯(lián)形狀。我們將該方法運(yùn)用在實驗數(shù)據(jù)分析上,我們選用RHIC-STAR在2011年采集200 GeV金核-金核數(shù)據(jù),分析了 20-60%中心度下背端噴注關(guān)聯(lián)寬度的事件平面依賴性。事件平面由STAR上的束流計數(shù)探測器(BBC)重建,BBC的η覆蓋范圍與中心快度區(qū)有若干個單位的η間隔,能夠有效地降低觸發(fā)粒子與BBC所重建出的事件平面之間的關(guān)聯(lián)。我們采用了“展開”的方法修正了由于事件平面分辨率低下對結(jié)果帶來的“涂抹”影響。我們看到了修正后的背端噴注關(guān)聯(lián)形狀的高斯寬度呈現(xiàn)出顯著的事件平面關(guān)聯(lián)性。我們的實驗分析結(jié)果為噴注-介質(zhì)相互作用提供了證據(jù),同時表明相互作用的程度與噴注-介質(zhì)相互作用的路徑長度有明顯關(guān)聯(lián),即更長的相互作用路徑長度會有更多的相互作用。另外,我們還利用多相輸運(yùn)模型研究了初始動量各向異性(v2ini1)在末態(tài)中的殘留率,我們發(fā)現(xiàn)末態(tài)部分子和末態(tài)帶電強(qiáng)子相對于參與者平面(Participant Plane,PP)的橢圓流均對v2ini呈現(xiàn)出良好的線性依賴關(guān)系。我們用這里線性相關(guān)的斜率來表示殘留率,發(fā)現(xiàn)對于末態(tài)部分子和末態(tài)強(qiáng)子的殘留率隨著pT的增大而增大,在pT≈2.5 GeV/c時,二者殘存率都約為100%。另外殘存率隨著碰撞中心度和能量的增大而減小,這意味較強(qiáng)的末態(tài)相互作用會壓低殘存率。最后,我們還研究了相對于隨機(jī)平面的初始動量各向異性(v2ini{Rnd}),結(jié)果表明v2ini{Rnd}不會殘留到v2{PP}但是會殘留到通過二粒子關(guān)聯(lián)方法計算的橢圓流v2{2}。并且末態(tài)帶電強(qiáng)子的v2{2}對vini{Rnd}成二次方依賴關(guān)系。
【圖文】：

較小時的ＱＣＤ的拉格朗日量可以通過ｐＱＣＤ近似求解。但是在長距離或者小動逡逑量轉(zhuǎn)移的情況下，ＰＱＣＤ方法不再適用，則需要利用格點(diǎn)ＱＣＤ邋（Ｌａｔｔｉｃｅ邋ＱＣＤ邋［１０］）逡逑方法求解。

邐邐邐邋＜ｔ邋ｕ逡逑」ｉ邋ｎｅｕｔｒｉｎｏ邐＾邋ｎｅｕｔｒｉｎｏ邐ｎｅｕｔｒｉｎｏ邐｜邐ｎ』０邋＞逡逑圖１．１：標(biāo)準(zhǔn)模型框架下基本粒子表，從左至右的前三列為費(fèi)米粒子，第四列為規(guī)逡逑范玻色子，第五列為希格斯玻色子［７］。逡逑其中為Ｄｉｒａｃ邋７矩陣，辦為ＱＣＤ耦合常數(shù)。私，ａ對應(yīng)一個味道為質(zhì)量為逡逑的夸克的夸克場旋量波函數(shù)。ＦNB為非對易膠子場的場強(qiáng)張量。為膠子場，逡逑其中參數(shù)Ｃ從１到］Ｖｅ２邋—邋１邋（凡為色荷數(shù)目，３）。逡逑在微擾ＱＣＤ邋（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｖｅ邋ＱＣＤ，以下稱ｐＱＣＤ）框架下，觀測量均根據(jù)重逡逑整化耦合常數(shù)N希ǎ幔矗├幢澩錚卣模眩茫撓行я詈銑Ｊ梢員澩鏤哄義希�，）三＾＾邋ｓw澹希病㈠危ǎ保玻╁義希矗簦翦錶M邋ｌｎ（／４／Ａ《ＣＤ）逡逑其中／／ｒ為重整化標(biāo)度。當(dāng)一個過程中的接近動量轉(zhuǎn)移（Ｑ）的標(biāo)度時
【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】：2019
【分類號】：O571.6

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本文編號：2625911