強(qiáng)子產(chǎn)額及其關(guān)聯(lián)的能量依賴.pdf

1、格點(diǎn)QCD理論預(yù)言，在溫度足夠高或密度足夠大的極端條件下，禁閉的強(qiáng)子物質(zhì)將會(huì)經(jīng)過(guò)相變形成解禁閉的夸克物質(zhì)——夸克膠子等離子體(QGP)。極端相對(duì)論重離子碰撞實(shí)驗(yàn)有可能提供產(chǎn)生這種特殊物質(zhì)形態(tài)的條件。美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)其動(dòng)機(jī)之一就是在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生QGP物質(zhì)并研究其特殊性質(zhì)。自2000年該實(shí)驗(yàn)開(kāi)動(dòng)以來(lái)，積累了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，各種信號(hào)顯示解禁閉的熱密夸克物質(zhì)可能已經(jīng)產(chǎn)生。歐洲核子研究中心的NA49實(shí)驗(yàn)組在

2、top SPS能量下Pb+Pb碰撞中觀測(cè)到的末態(tài)強(qiáng)子的某些特征性質(zhì)，如強(qiáng)子的橢圓流，與RHIC實(shí)驗(yàn)在Au+Au碰撞中測(cè)量的結(jié)果有驚人的相似之處。這可能意味著，如果RHIC實(shí)驗(yàn)的Au+Au碰撞中產(chǎn)生了解禁閉的熱密夸克物質(zhì)，那么在top SPS能量下Pb+Pb碰撞中也應(yīng)該有解禁閉的夸克物質(zhì)產(chǎn)生。在更低的SPS能量下解禁閉的夸克物質(zhì)有沒(méi)有產(chǎn)生？究竟在哪個(gè)碰撞能量下解禁閉的夸克物質(zhì)首次產(chǎn)生?這成為近幾年來(lái)高能重離子碰撞物理所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。NA

3、49實(shí)驗(yàn)組綜合分析了各種可觀測(cè)量反映的信息，初步給出——解禁閉的夸克膠子等離子體物質(zhì)可能首次出現(xiàn)在碰撞束能Ebeam=30AGeV附近。目前，STAR實(shí)驗(yàn)組也正在進(jìn)行能量掃描工作，期待對(duì)這一問(wèn)題提供進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
　　 在極端相對(duì)論重離子碰撞中，解禁閉的熱密夸克物質(zhì)一旦形成，經(jīng)過(guò)強(qiáng)子化之后形成的熱強(qiáng)子的各種可觀測(cè)量，比如：產(chǎn)額、橫動(dòng)量等，就會(huì)有某些來(lái)自早期夸克自由度的關(guān)聯(lián)。最有力的證據(jù)之一就是RHIC實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的強(qiáng)子橢圓流v

4、2的組分夸克數(shù)目的scaling現(xiàn)象，即把不同強(qiáng)子的v2和pT都除以強(qiáng)子的組分夸克數(shù)，這些重新標(biāo)度后的不同強(qiáng)子的v2在中等橫動(dòng)量區(qū)幾乎重合。在夸克組合的框架下，強(qiáng)子重新標(biāo)度后的v2正是組分夸克的v2,這是對(duì)夸克組合強(qiáng)子化機(jī)制的一個(gè)最有力的支持。在夸克組合圖像下，非束縛的夸克和反夸克可以自由地組成各種強(qiáng)子，這些來(lái)自早期夸克自由度的強(qiáng)子之間的關(guān)聯(lián)就很自然地形成了。反之，如果重離子碰撞中根本沒(méi)有解禁閉的夸克物質(zhì)產(chǎn)生，就沒(méi)有自由的夸克和反夸克，

5、更談不上夸克自由組合，這些所謂的“夸克級(jí)”關(guān)聯(lián)就可能消失。因此，我們可以通過(guò)研究不同強(qiáng)子之間的關(guān)聯(lián)來(lái)研究高能重離子碰撞中解禁閉的夸克物質(zhì)是否產(chǎn)生、它的各種性質(zhì)及其強(qiáng)子化機(jī)制等。本文利用夸克組合模型就高能重離子碰撞中產(chǎn)生的熱強(qiáng)子做了以下兩方面的研究：
　　 （一）研究不同碰撞能量下的各種強(qiáng)子在中間快度區(qū)的產(chǎn)額密度。強(qiáng)子產(chǎn)額是一個(gè)非?；径种匾目捎^測(cè)量，它反映了相對(duì)論重離子碰撞中產(chǎn)生的熱密物質(zhì)的整體性質(zhì)。本文用夸克組合模型系統(tǒng)研

6、究從RHIC能量(?)=200,130,62.4GeV到SPS能量Ebe=158,80,40,30,20AGeV下核核中心碰撞中各種強(qiáng)子在中間快度區(qū)的產(chǎn)額密度。結(jié)果顯示，在Ebeam=30AGeV到(?)=200GeV這一大的能量區(qū)間內(nèi)，我們的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得很好，這一能量區(qū)間正好是NA49實(shí)驗(yàn)組給出的可能有解禁閉的夸克物質(zhì)產(chǎn)生的能區(qū)；而在Ebeam=20AGeV時(shí)，夸克組合模型不能很好地描述實(shí)驗(yàn)，這可能是因?yàn)榭淇俗杂啥仍跓釓?qiáng)子

7、產(chǎn)生中已經(jīng)不起決定性作用。進(jìn)一步，我們預(yù)言了更高能量的LHC實(shí)驗(yàn)在質(zhì)心系能量(?)=5.5TeV時(shí)Pb+Pb中心碰撞中各種強(qiáng)子在中間快度區(qū)的產(chǎn)額密度及產(chǎn)額比。
　　 （二）研究不同碰撞能量下各種強(qiáng)子的產(chǎn)額之間的關(guān)聯(lián)。本文定義了兩個(gè)對(duì)夸克自由度敏感的關(guān)聯(lián)量(?)。在夸克組合的圖像下，直生強(qiáng)子對(duì)應(yīng)的A、B的值不依賴具體的模型，都應(yīng)該等于1.0。因此在高能重離子碰撞中直生強(qiáng)子的關(guān)聯(lián)量A、B的值是否偏離1.0可以看作是否有解禁閉的夸克物

8、質(zhì)產(chǎn)生的一個(gè)信號(hào)。本文利用強(qiáng)子產(chǎn)額的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)計(jì)算了各個(gè)能量下A、B的實(shí)驗(yàn)值。又利用夸克組合模型修正了共振態(tài)衰變的影響，得到直生強(qiáng)子對(duì)應(yīng)的A、B的值。結(jié)果顯示，當(dāng)碰撞能量大于等于30AGeV時(shí)，直生強(qiáng)子對(duì)應(yīng)的A、B的值都約等于1.0，而在20AGeV時(shí)，A的值嚴(yán)重地偏離了1.0，這可能意味著在該能量附近基于夸克自由度的夸克組合模型已不再適用。我們的這一發(fā)現(xiàn)與NA49實(shí)驗(yàn)組給出的解禁閉的夸克物質(zhì)可能首次出現(xiàn)在Ebe=30AGeV附近的結(jié)