【摘要】：在相對(duì)論重離子碰撞過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)超強(qiáng)的磁場(chǎng),理論計(jì)算該磁場(chǎng)的大小約為1015T。由于該磁場(chǎng)的存在時(shí)間很短,很快的就發(fā)生了衰變,于是在實(shí)驗(yàn)上很難直接的對(duì)該磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。于是乎就提出了許多針對(duì)該磁場(chǎng)的測(cè)量方法,這就包括charmonium產(chǎn)額的各項(xiàng)異性,∧和∧的全局極化分離現(xiàn)象,夸克的直接流,以及在正負(fù)電子對(duì)的pT譜的變寬效應(yīng)等等。但是目前在實(shí)驗(yàn)上還是無(wú)法對(duì)該磁場(chǎng)進(jìn)行直接的測(cè)量,于是我們經(jīng)過(guò)深入的研究,提出了以正負(fù)粒子對(duì)為探針探測(cè)相對(duì)論重離子碰撞過(guò)程中超強(qiáng)磁場(chǎng)存在的方法。在相對(duì)論重離子碰撞過(guò)程中,由于磁場(chǎng)的存在,帶電粒子受到洛倫茲力作用使得粒子在磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),對(duì)于電荷符號(hào)相反的粒子,偏轉(zhuǎn)效果也相反。我們就提出觀測(cè)量△α,即正負(fù)粒子運(yùn)動(dòng)方向間的夾角在反應(yīng)平面的投影,作為探測(cè)極強(qiáng)磁場(chǎng)的探針。在沒有磁場(chǎng)存在的條件下,由于正負(fù)粒子交換后的概率與交換前相等,于是△α的分布應(yīng)該是關(guān)于△α = 0或△α = π對(duì)稱。當(dāng)磁場(chǎng)存在時(shí),△α?xí)冃?這樣就打破了之前的對(duì)稱性,把這一不對(duì)稱性提取出來(lái)就可以由此間接的對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。極化和平衡函數(shù)兩個(gè)量化這一不對(duì)稱性的辦法被提出來(lái)。極化的方法就是通過(guò)定義單位矢量s≡e+×e-/|sinξ|然后測(cè)量s相對(duì)于磁場(chǎng)方向的極化。平衡函數(shù)的方法就是引入稍作修改的平衡函數(shù),定義BP(△α)和BN(△α),然后引入歪度(Skewness)計(jì)算BP(△α)和BN(△α)的不對(duì)稱性。為了觀察我們提出的兩個(gè)量化觀測(cè)量對(duì)磁場(chǎng)的敏感度,我們還比較了這兩個(gè)觀測(cè)量與pT譜的變寬的方法對(duì)磁場(chǎng)的敏感度,確認(rèn)我們提出的方法對(duì)磁場(chǎng)有更強(qiáng)烈的敏感度。強(qiáng)相互作用由量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)描述,這一理論有兩個(gè)基本特征,色禁閉和漸近自由。根據(jù)格點(diǎn)QCD計(jì)算,存在一種高溫高密的物質(zhì)狀態(tài),夸克從禁閉的強(qiáng)子中解放出來(lái),形成一種新的物質(zhì)形態(tài)——夸克膠子等離子體(QGP)。為了研究這一新的物質(zhì)形態(tài),科學(xué)家在美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成了相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC),并組建了探測(cè)器系統(tǒng)(STAR),這極大的推動(dòng)了在實(shí)驗(yàn)上對(duì)這一物質(zhì)形態(tài)的認(rèn)識(shí)。在理論上多相輸運(yùn)模型(AMPT)可以描述碰撞系統(tǒng)整個(gè)演化過(guò)程。我們利用AMPT模型,以φ介子為探針,引入核修正因子,比較不同能量和對(duì)稱性的對(duì)撞系統(tǒng),觀測(cè)到碰撞系統(tǒng)由d+Au,Cu+Au到Au+Au變化的過(guò)程中,系統(tǒng)由冷原子效應(yīng)主導(dǎo)到逐漸轉(zhuǎn)化為由熱密物質(zhì)效應(yīng)主導(dǎo)的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)方面本文還討論了 STAR的高階觸發(fā)系統(tǒng)。由于RHIC亮度的不斷提高,但數(shù)據(jù)采集能力的有限,于是STAR發(fā)展了高階觸發(fā)系統(tǒng)(HLT)。高階觸發(fā)系統(tǒng)是相對(duì)于低階觸發(fā)系統(tǒng)而言,由于高階觸發(fā)系統(tǒng)允許更高的觸發(fā)時(shí)間,就可以得到TPC,TOF,MTD等重要探測(cè)器的信息,通過(guò)高性能計(jì)算機(jī)的處理,實(shí)時(shí)的完成粒子飛行徑跡和事件的重構(gòu),針對(duì)不同的物理分析目標(biāo),可以挑選出我們希望得到的事件,這很大的提高了我們的物理分析效率。在粒子飛行徑跡重構(gòu)過(guò)程中,由于空間電荷效應(yīng)和柵格泄漏效應(yīng)的存在,我們介紹了空間電荷效應(yīng)和柵格泄漏效應(yīng)的修正方法。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O571.6
【圖文】：

即電磁相互作用，弱相互作用和強(qiáng)相互作用。圖1.1標(biāo)準(zhǔn)模型包括的基本粒子圖 1.1是標(biāo)準(zhǔn)模型包括的基本粒子�；玖Ｗ臃謨纱箢悾嘿M(fèi)米子和玻色子。費(fèi)米子的自旋為半整數(shù)，遵守泡利不相容原理，包括三代夸克 (u,d,s,c,t,b)，三代輕子 (e, , ) 和其對(duì)應(yīng)的中微子 (e μ τ) 以及他們對(duì)應(yīng)的反粒子。玻色子的自旋為整數(shù)，不受泡利不相容原理約束，包括光子，膠子，W ，Z0和 Higgs 粒子，其中光子，膠子，W 和 Z0為矢量玻色子，只有 Higgs 粒子為標(biāo)量玻色子。Higgs 粒子與基本粒子相互作用，利用自發(fā)對(duì)稱性破缺來(lái)賦予基本粒子質(zhì)量。矢量玻色子是傳遞力的媒介，如圖 1.2

依據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙產(chǎn)生于一次溫度密度無(wú)限大的奇點(diǎn)大爆炸，爆炸發(fā)生后的幾個(gè)毫秒內(nèi)，整個(gè)宇宙都處于一種夸克膠子等離子體的物質(zhì)形態(tài)。因此對(duì) QGP 的研究對(duì)認(rèn)識(shí)宇宙的早起演化過(guò)程有重大意義。圖1.5就展示根據(jù)大爆炸理論的宇宙演化過(guò)程。圖1.4根據(jù)宇宙大爆炸理論推出的宇宙演化示意圖依據(jù)格點(diǎn)QCD(LQCD)的計(jì)算，發(fā)生QGP相變的臨界溫度Tc大約為 MeVMeV[11]。圖1.5展示了經(jīng) LQCD 計(jì)算后不同味組合下系統(tǒng)的熵 T4隨溫度T Tc的變化。從圖中可以看出，當(dāng)溫度達(dá)到臨界溫度 Tc時(shí)，系統(tǒng)的熵快速的增大，這表明系統(tǒng)發(fā)生了 QGP 相變，夸克從強(qiáng)子中解禁出來(lái)形成自由的夸克，同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到 QGP 狀態(tài)下時(shí)經(jīng)過(guò) LQCD 計(jì)算出來(lái)的數(shù)值要低于Stefan-Boltzmann 極限，這就表明在 QGP 中，夸克和膠子還沒有達(dá)到完全自由的狀態(tài)

強(qiáng)子化和凍出四個(gè)階段。圖1.7相對(duì)論重離子碰撞演化示意圖 預(yù)平衡階段 (Pre-Equilibrium)。相對(duì)論重離子對(duì)撞后，碰撞區(qū)域的溫度急劇升高的過(guò)程中，部分子之間發(fā)生劇烈的散射，然后產(chǎn)生大量的解禁狀態(tài)下的夸克和膠子。在經(jīng)過(guò)大約 fm c 的時(shí)間后，系統(tǒng)達(dá)到局域熱平衡，該階段結(jié)束，開始進(jìn)入下一階段夸克膠子等離子體的演化階段。高橫動(dòng)量 (transverse momentum)的粒子和大量的光子都在此階段產(chǎn)生，包括直接光子，虛光子和實(shí)光子。 夸克膠子等離子體階段 (QGP)。預(yù)平衡階段結(jié)束后，夸克膠子等粒子體形成，系統(tǒng)達(dá)到局域熱平衡，接下來(lái)產(chǎn)生的夸克膠子等離子體安裝流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行演化 [14]。體系的演化具體按流體力學(xué)的方程：Tμνx uμuν x P x gμνP xμTμνx (1.3)8

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1 楊海濤;楊海燕;余功明;;高能重離子碰撞中噴注的光生過(guò)程[J];昭通學(xué)院學(xué)報(bào);2016年05期

2 蔡勖;周卓Z

本文編號(hào)：2794882