相對論重離子碰撞中方位角的各向異性和電荷平衡函數(shù)的縱向性質(zhì).pdf

1、夸克膠子等離子體是量子色動力學(xué)描述的由(近乎)自由的夸克和膠子組成的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。它只存在于高溫高密的環(huán)境，曾經(jīng)廣泛存在于宇宙誕生后的百萬分之幾秒內(nèi)。建造位于美國布魯克海汶國家實驗室的相對論重離子對撞機(jī)的目的便是通過極高能量的重離子束流對撞，來創(chuàng)造產(chǎn)生夸克膠子等離子體的條件并研究這種物質(zhì)的特性。
　　 在相對論重離子對撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)夸克膠子等離子體的主要兩個依據(jù)是集體流和噴注-淬火現(xiàn)象。它們分別描述了軟部分子的集體行為和硬部分子

2、穿過介質(zhì)的能量損失。在碰撞的不同時期，軟部分子和硬部分子的產(chǎn)生起著不同的主導(dǎo)作用，其觀測量也會相應(yīng)發(fā)生的變化。在本文中，我們研究了不同橫動量區(qū)間方位角的各向異性。它能夠反應(yīng)在重離子碰撞過程中軟硬過程的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，從而能夠幫助我們確定碰撞的時間線，并提供碰撞中動力學(xué)的內(nèi)部信息。
　　 通常情況下，我們用粒子動量分布的傅立葉展開系數(shù)來描述方位角的各向異性。在非對心碰撞中，兩個碰撞核重疊區(qū)域的密度梯度隨著系統(tǒng)的膨脹會轉(zhuǎn)化成方位角的各向

3、異性。在低橫動量區(qū)，二階系數(shù)橢圓流的值與流體力學(xué)的預(yù)言接近，表明介質(zhì)的性質(zhì)可能與理想流體相近。在中橫動量區(qū)域，人們觀測到了“組分夸克標(biāo)度性”，意味著強(qiáng)子產(chǎn)生于解禁閉的部分子態(tài)。然而，考慮實際效應(yīng)的模型，如?？淇撕湍z子參與的強(qiáng)子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)子內(nèi)夸克的動量分布等等，都會造成組分夸克標(biāo)度性的破缺。而在高橫動量區(qū)，當(dāng)來自初始碰撞硬散射的硬部分子穿過非對稱的重疊區(qū)域時，在不同方向上穿越的路徑長度不同，因此能量損失也不同，從而導(dǎo)致了方位角的各向異性。<

4、br>　　 在本文中，我們測量了在200 GeV下金-金對撞橫動量0到6 GeV/c的π，p(p-)，Kos，Λ(Λ-)粒子的橢圓流。在pr/nq約等于0.5到1.5 GeV/c的區(qū)間，π介子的橢圓流比重子的橢圓流大20％左右，而考慮真實效應(yīng)的模型只預(yù)言了最多5％的介質(zhì)和重子的區(qū)別。這是目前為止首次在實驗上觀測并界定組分夸克標(biāo)度性的破缺的區(qū)域。在我們測量的pr/nq、和(mT-m)/nq最大的區(qū)間，只有考慮了部分子碎裂貢獻(xiàn)的聯(lián)合模型才

5、能描述標(biāo)度性破缺的程度。這個意味著的部分子碎裂的粒子產(chǎn)生機(jī)制此區(qū)域開始起主導(dǎo)作用。我們還測量了橫動量高至15 GeV/c的帶電粒子的橢圓流。直到10 GeV/c左右，橢圓流的值仍然是大于0的。這與部分子能量損失圖像的預(yù)言一致，也是高密物質(zhì)產(chǎn)生的證據(jù)之一。
　　 測量量υ4/υ22被認(rèn)為是衡量系統(tǒng)理想流體行為的探針之一，它與系統(tǒng)熱化的程度直接相關(guān)。我們測量了帶電粒子和各種已鑒別粒子的υ4/υ22，發(fā)現(xiàn)在橫動量為2 GeV、c左右的

6、區(qū)間，所有粒子υ4/υ22的值都基本上等于1，大于理想流體預(yù)測的值。這有可能是由于υ2和υ4的起伏造成，也可能意味著系統(tǒng)并未完全熱化。
　　 電荷平衡函數(shù)是被定義用來測量電荷平衡的觀測量。它對于電荷產(chǎn)生機(jī)制和隨后平衡電荷的擴(kuò)散十分敏感。因此，電荷平衡函數(shù)能夠給我們提供單元碰撞中粒子產(chǎn)生過程的內(nèi)部信息。
　　 在本文中，我們第一次研究了在強(qiáng)子-強(qiáng)子和核-核碰撞中電荷平衡函數(shù)的平移不變性。在NA22、EHS實驗組的π+p a

7、nd K+p22 GeV碰撞中，我們發(fā)現(xiàn)電荷平衡函數(shù)在全快度區(qū)間是平移不變的。也就是說，B(δy|yw)和(1-δy/|yw|)的比值在整個相空間中，不依賴于觀測窗口的大小和位置。我們同樣在STAR、RHIC實驗組的金-金200 GeV的實驗中觀測到這一縱向性質(zhì)。為了與實驗結(jié)果相比較，我們用PYTHIA和AMPT蒙特-卡洛模型驗證了這個結(jié)果。
　　 傳統(tǒng)意義上，平移不變性指的是單粒子的密度分布不依賴于快度。電荷平衡函數(shù)的平移不變

8、性意味著，除了電荷守恒，帶電粒子的產(chǎn)生同時受到電荷平衡的約束。并且，末態(tài)粒子的電荷關(guān)聯(lián)在縱向洛侖茲變換的坐標(biāo)系下是不變的。除此之外，這一縱向性質(zhì)表明電荷平衡函數(shù)是一個不受探測器接收度約束的觀測量。也就是說，有著不同的快度覆蓋范圍的不同實驗組，他們測量的標(biāo)度電荷平衡函數(shù)，B8(＆n)可以進(jìn)行定量的比較。
　　 電荷平衡函數(shù)的寬度被認(rèn)為可以測量晚期強(qiáng)子化。在NA22/EHS實驗組的π+p andK+p22 GeV碰撞中，雖然沒有QG

9、P的產(chǎn)生，我們發(fā)現(xiàn)電荷平衡函數(shù)的寬度仍然會隨著多重數(shù)的增加變窄。為了確定這個效果的影響，我們用PYTHIA蒙特-卡洛模型模擬了p+p碰撞在能量為22，64，130，200 GeV時電荷平衡函數(shù)的寬度。結(jié)果表明電荷平衡函數(shù)的寬度先隨著多重數(shù)的增加變窄，在多重數(shù)大約大于20以后，這一依賴性消失。當(dāng)我們用同樣大小的觀測窗口測量電荷平衡函數(shù)，發(fā)現(xiàn)它的寬度不依賴于碰撞能量，這與強(qiáng)子-強(qiáng)子碰撞中瞬間強(qiáng)子化圖像的一致。電荷平衡函數(shù)的寬度依賴于觀測窗口