高能核碰撞中夸克化学势的提取

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高能重离子（高能核）碰撞会呈现出丰富多采的现象，同时可为人们提供大量的信息。在碰撞中，对末态粒子的谱分布的观测与分析是非常重要的。通过对末态粒子的横动量分布的研究，可以使人们理解末态粒子的生成机制以及相互作用系统的演化过程。因为化学势决定着物质传递的方向和限度，它直接衡量体系是否达到了相平衡，所以研究夸克化学势对研究夸克-胶子等离子体（QGP）是否存在，系统是否经历过热力学和化学平衡，以及核内是否发生过相变和其他变化等问题都具有重要的意义。但夸克化学势是一个不可直接测量的量，如何获得夸克化学势就显得非常重要。在本篇论文中，笔者先运用多源热模型研究了末态粒子的横动量分布问题，然后使用了两种方法来提取夸克的化学势，其主要内容如下：
　　第一部分，在多源热模型的理论框架下，笔者利用修正的双组分玻尔兹曼分布以及双组分费米-狄拉克/玻色-爱因斯坦分布，研究了超级质子同步加速器（SPS）能区和相对论性重离子对撞机（RHIC）能区不同中心度的Pb-Pb、Au-Au和d-Au碰撞中，产生的末态带电粒子的横动量分布。计算结果与PHENIX和NA49合作组的实验数据一致，这说明多源热模型能够对高能碰撞中的粒子产生问题进行部分描述。通过拟合实验数据，可以发现，在大多数情况下，得到的有效温度随着末态粒子质量和入射核能量的增大而增大，但对不同碰撞中心度的事例而言，有效温度的改变不明显。
　　第二部分，笔者使用两种实用的方法来提取夸克的化学势。第一种方法基于反粒子与粒子的产额比率。在高能碰撞中形成的末态粒子的横动量等分布可以由多源热模型得到的多组分玻尔兹曼分布进行描述。如果实验数据拟合成功，就能从该模型或分布中提取出有效温度，再根据正负粒子的产出比求出夸克化学势。第二种方法基于有关强子的化学势。笔者采用双组分费米-狄拉克/玻色-爱因斯坦分布来研究末态粒子的横动量分布，通过加权平均可得到有效温度的值和化学势的值，然后根据粒子的夸克结构导出相应夸克的化学势。笔者具体计算了上夸克、下夸克和奇异夸克的化学势，发现三种类型的夸克化学势对横动量区间和中心度范围都没有明显的依赖性，并且在大多数情况下，上夸克化学势的平均值和下夸克化学势的平均值都很小（二者差别不大），而奇异夸克化学势的平均值更小。若要提取六味夸克的化学势，笔者建议，工作在RHIC和大型强子对撞机（LHC）能区的实验合作组，不仅要同时测量核碰撞中的(p)、p、K-、K+、π-和π+的横动量谱，还要同时测量D-、D+、B-和B+的横动量谱，甚至要测量Δ++、Δ-和Ω-的横动量谱。

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作者
赵虹;
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作者单位

山西大学;

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授予单位山西大学;
学科粒子物理与原子核物理
授予学位硕士
导师姓名刘福虎;
年度 2015
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类介子;重离子核物理;
关键词
横动量分布; 高能核碰撞; 夸克化学势; 多源热模型;

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