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)生起著不同的主導作用，其觀測量也會相應發(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的預言接近，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“組分夸克標度性”，意味著強子產(chǎn)生于解禁閉的部分子態(tài)。然而，考慮實際效應的模型，如?？淇撕湍z子參與的強子結(jié)構(gòu)，強子內(nèi)夸克的動量分布等等，都會造成組分夸克標度性的破缺。而在高橫動量區(qū)，當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，而考慮真實效應的模型只預言了最多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的聯(lián)合模型才

5、能描述標度性破缺的程度。這個意味著的部分子碎裂的粒子產(chǎn)生機制此區(qū)域開始起主導作用。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。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)生機制和隨后平衡電荷的擴散十分敏感。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子-強子和核-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)粒子的電荷關聯(lián)在縱向洛侖茲變換的坐標系下是不變的。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，他們測量的標度電荷平衡函數(shù)，B8(＆n)可以進行定量的比較。
　　 電荷平衡函數(shù)的寬度被認為可以測量晚期強子化。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，這與強子-強子碰撞中瞬間強子化圖像的一致。電荷平衡函數(shù)的寬度依賴于觀測窗口