【摘要】：強(qiáng)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)問題一直是粒子物理理論和實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,需要深入探索。近年來實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了許多新的奇特強(qiáng)子態(tài),例如,XYZ粒子。這些新強(qiáng)子態(tài)的結(jié)構(gòu)與其產(chǎn)生機(jī)制密切相關(guān)。結(jié)合不同高能反應(yīng)過程,研究這類強(qiáng)子(包括奇特強(qiáng)子態(tài))的產(chǎn)生機(jī)制,從而深入理解其結(jié)構(gòu),也是深入研究QCD的自然途徑。相對(duì)論重離子碰撞加強(qiáng)了人們對(duì)新物質(zhì)形態(tài)、強(qiáng)子化機(jī)制和噴注與介質(zhì)相互作用機(jī)制等方面的認(rèn)識(shí),為強(qiáng)相互作用開辟了新的領(lǐng)域。特別是,在LHC能區(qū)相對(duì)論重離子碰撞實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的單舉噴注壓低現(xiàn)象、雙噴注不對(duì)稱性和孤立光子-噴注關(guān)聯(lián)等實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為深入研究QGP的性質(zhì)提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。噴注與介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究是探索QGP性質(zhì)的有效途徑,其理論研究可以通過兩方面來進(jìn)行,一方面是通過直接研究受介質(zhì)影響后噴注的特性,另一方面還可以通過研究噴注對(duì)介質(zhì)的“反作用”,即對(duì)介質(zhì)造成的影響。高能反應(yīng)中強(qiáng)子產(chǎn)生機(jī)制和強(qiáng)子結(jié)構(gòu),以及高能重離子碰撞中噴注與介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究都離不開高能多重產(chǎn)生過程。本文結(jié)合高能多重產(chǎn)生過程對(duì)上述兩方面的問題開展了深入研究,具體工作如下：·在高能e+e-湮滅過程中研究了雙重重子和四夸克態(tài)強(qiáng)子的產(chǎn)生機(jī)制。首先,根據(jù)SU(3)群分析了四體重夸克系統(tǒng)cccc存在的特殊的色聯(lián)接方式,其中只有一種可以導(dǎo)致雙重重子和四夸克態(tài)強(qiáng)子產(chǎn)生。然后,針對(duì)典型的3-噴注事例形狀進(jìn)行分析,計(jì)算了雙重重子Εcc和四夸克態(tài)強(qiáng)子Tcc的產(chǎn)生率。最后,利用Lund弦碎裂模型和夸克組合模型研究了這種特殊色聯(lián)接方式的強(qiáng)子化,通過比較這兩種模型的結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種特殊色聯(lián)接方式在強(qiáng)子化過程產(chǎn)生的特征性的弦效應(yīng)與強(qiáng)子化模型無關(guān)�！ぴ诟吣軓�(qiáng)子-強(qiáng)子碰撞中研究了強(qiáng)子束縛態(tài)的產(chǎn)生機(jī)制。首先,討論了與強(qiáng)子束縛態(tài)產(chǎn)生和衰變有關(guān)的非相對(duì)論波函數(shù)框架。然后,研究了近年來在各種實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的某些強(qiáng)子束縛態(tài)的高能產(chǎn)生過程,并提出了計(jì)算強(qiáng)子束縛態(tài)產(chǎn)生截面的一系列關(guān)鍵信息。由于非相對(duì)論波函數(shù)框架需要用到束縛態(tài)中組分強(qiáng)子產(chǎn)生振幅的模方,這個(gè)量是不能用量子場(chǎng)論直接計(jì)算的,因此,我們利用事例產(chǎn)生器通過給出的兩粒子關(guān)聯(lián)外推,計(jì)算了強(qiáng)子束縛態(tài)的產(chǎn)生截面。最后,給出高能pp碰撞中強(qiáng)子束縛態(tài)的快度分布和橫動(dòng)量分布。這些產(chǎn)額和動(dòng)力學(xué)分布特征對(duì)在高能多重產(chǎn)生中研究強(qiáng)子束縛態(tài)和奇特強(qiáng)子態(tài)產(chǎn)生具有重要的參考價(jià)值。上述兩個(gè)工作也是目前在衰變過程中研究特殊強(qiáng)子及強(qiáng)子束縛態(tài)的有益補(bǔ)充,可相互參照�！ぴ诟吣軓�(qiáng)子-強(qiáng)子碰撞中研究了前向π0粒子的產(chǎn)生機(jī)制。高能pp碰撞中前向π0粒子產(chǎn)生率的測(cè)量和分析有助于人們了解極高能宇宙線現(xiàn)象,這些現(xiàn)象對(duì)極端能量下大快度π0粒子的產(chǎn)生細(xì)節(jié)非常靈敏。宇宙線實(shí)驗(yàn)的發(fā)展對(duì)現(xiàn)有的強(qiáng)相互作用模型提出了很多挑戰(zhàn)。我們利用夸克組合模型計(jì)算了質(zhì)心能量(?)=7TeV的pp碰撞中前向π0粒子在快度y8.9不同快度區(qū)間的橫動(dòng)量譜,計(jì)算結(jié)果與LHCf的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合的很好,并抽取了前向快度區(qū)域夸克的分布信息。這項(xiàng)工作表明,夸克組合機(jī)制在此快度范圍也能很好地描述強(qiáng)子產(chǎn)生,為宇宙線觀測(cè)提供了有用的參考�！ぴ诟吣苤仉x子碰撞中研究了噴注與介質(zhì)的相互作用機(jī)制。首先,我們利用事例產(chǎn)生器PYTHIA描述高能重離子碰撞中初始噴注的產(chǎn)生,根據(jù)噴注的核修正因子選取了一種簡(jiǎn)單合理的能量損失模型,并將噴注損失能量轉(zhuǎn)化為新生夸克,利用夸克組合模型描述了介質(zhì)的獨(dú)立強(qiáng)子化和新生夸克與介質(zhì)的混合強(qiáng)子化,構(gòu)建了一個(gè)噴注“嵌入式”夸克組合模型事例產(chǎn)生器。然后,利用此模型計(jì)算了(?)=2.76 TeV的Pb+Pb中心碰撞的中心快度區(qū)帶電粒子和中性奇異強(qiáng)子相對(duì)噴注軸的平均多重?cái)?shù)和平均橫動(dòng)量等一些可觀測(cè)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),噴注與介質(zhì)相互作用時(shí),噴注受到介質(zhì)的影響而損失能量,同時(shí)介質(zhì)也受到噴注的影響使得這些末態(tài)粒子相對(duì)噴注軸的可觀測(cè)量的性質(zhì)發(fā)生改變。最后,利用該模型還研究了質(zhì)心能量(?)=2.76 TeV的Pb+Pb中心碰撞介質(zhì)強(qiáng)子化后中相對(duì)噴注軸的帶電粒子碎裂函數(shù),計(jì)算了相對(duì)噴注軸的帶電粒子的橫動(dòng)量分?jǐn)?shù)和縱動(dòng)量分?jǐn)?shù)。這些工作為進(jìn)一步深入研究噴注與介質(zhì)相互作用提供了一個(gè)可操作的平臺(tái)。
【圖文】：

在極端高溫高密條件下存在解禁閉的夸克膠子等離子體（Ｑｕａｒｋ邋Ｇ山ｏｎ逡逑Ｈａｓｍａ，ＱＧＰ）邋［２７，邋２８］。有限溫度下格點(diǎn)規(guī)范理論給出，強(qiáng)相互作用物質(zhì)存在逡逑強(qiáng)子相和ＱＧＰ兩種不同的物質(zhì)狀態(tài)。ＱＣＤ的相圖如圖１．２所示，在低溫低密區(qū)域逡逑是強(qiáng)子相，夸克和膠子都處于色禁閑和手征破缺狀態(tài)，在高溫區(qū)域夸克膠子解逡逑禁閉并且手征破壞恢復(fù)處于ＱＧＰ態(tài)，此外，在低溫高密區(qū)域還可存在色超導(dǎo)逡逑態(tài)等。ＱＧＰ可能存在于溫度不太高但重子數(shù)密度很大的中子星內(nèi)部。宇宙大爆逡逑炸理論認(rèn)為，ＱＧＰ是在宇宙大爆炸之后很短時(shí)間內(nèi)存在的物質(zhì)狀態(tài)。因此，研逡逑究ＱＧＰ的性質(zhì)可１＾幫助人類更好地理解當(dāng)前特殊天體的重要性質(zhì)和宇宙的演化。逡逑ｉｎｉｔｉａｌ邋ｓｌａｇｅ邐ＱＧＰ邋ａｎｄ邋ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ邐邐邋，逡逑ＪＩＴＩＷ逡逑ｈａｄｒｏｎｉ之ａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｆｒｅｅ之ｅ－ｏｕｔ逡逑圖１．３高能重離子碰撞的物理過程。逡逑相對(duì)論重離子碰撞將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)椋崮埽�，�?chuàng)造出高溫高密的條件，從而逡逑有可能使強(qiáng)子中的夸克和膠子解禁閉形成ＱＧＰ，這是目前在地球上通過實(shí)驗(yàn)研逡逑－４－逡逑

ｂａｒｙｏｎ邋ｃｔｅｎｓｒｔｙ邋ｎ／邋ｎ＊逡逑ｎ。＊？．化邋ｔｍ—３逡逑圖１．２邋ＱＣＤ相圖，橫坐標(biāo)是重子數(shù)密度，縱坐標(biāo)是溫度。逡逑在極端高溫高密條件下存在解禁閉的夸克膠子等離子體（Ｑｕａｒｋ邋Ｇ山ｏｎ逡逑Ｈａｓｍａ，ＱＧＰ）邋［２７，邋２８］。有限溫度下格點(diǎn)規(guī)范理論給出，，強(qiáng)相互作用物質(zhì)存在逡逑強(qiáng)子相和ＱＧＰ兩種不同的物質(zhì)狀態(tài)。ＱＣＤ的相圖如圖１．２所示，在低溫低密區(qū)域逡逑是強(qiáng)子相，夸克和膠子都處于色禁閑和手征破缺狀態(tài)，在高溫區(qū)域夸克膠子解逡逑禁閉并且手征破壞恢復(fù)處于ＱＧＰ態(tài)，此外，在低溫高密區(qū)域還可存在色超導(dǎo)逡逑態(tài)等。ＱＧＰ可能存在于溫度不太高但重子數(shù)密度很大的中子星內(nèi)部。宇宙大爆逡逑炸理論認(rèn)為，ＱＧＰ是在宇宙大爆炸之后很短時(shí)間內(nèi)存在的物質(zhì)狀態(tài)。因此，研逡逑究ＱＧＰ的性質(zhì)可１＾幫助人類更好地理解當(dāng)前特殊天體的重要性質(zhì)和宇宙的演化。逡逑ｉｎｉｔｉａｌ邋ｓｌａｇｅ邐ＱＧＰ邋ａｎｄ邋ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ邐邐邋，逡逑ＪＩＴＩＷ逡逑ｈａｄｒｏｎｉ之ａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｆｒｅｅ之ｅ－ｏｕｔ逡逑圖１．３高能重離子碰撞的物理過程。逡逑相對(duì)論重離子碰撞將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)椋崮埽�，�?chuàng)造出高溫高密的條件，從而逡逑有可能使強(qiáng)子中的夸克和膠子解禁閉形成ＱＧＰ
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O572.2

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本文編號(hào)：2520870