导读:本文包含了相对论重离子碰撞论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:夸克,离子,相对论,等离子体,磁效应,临界点,磁场。
相对论重离子碰撞论文文献综述
叶永金[1]（2019）在《以正负粒子对为探针研究相对论重离子碰撞中产生的磁场》一文中研究指出在相对论重离子碰撞过程中产生一个超强的磁场,理论计算该磁场的大小约为1015T。由于该磁场的存在时间很短,很快的就发生了衰变,于是在实验上很难直接的对该磁场进行测量。于是乎就提出了许多针对该磁场的测量方法,这就包括charmonium产额的各项异性,∧和∧的全局极化分离现象,夸克的直接流,以及在正负电子对的pT谱的变宽效应等等。但是目前在实验上还是无法对该磁场进行直接的测量,于是我们经过深入的研究,提出了以正负粒子对为探针探测相对论重离子碰撞过程中超强磁场存在的方法。在相对论重离子碰撞过程中,由于磁场的存在,带电粒子受到洛伦兹力作用使得粒子在磁场的作用下运动方向产生偏转,对于电荷符号相反的粒子,偏转效果也相反。我们就提出观测量△α,即正负粒子运动方向间的夹角在反应平面的投影,作为探测极强磁场的探针。在没有磁场存在的条件下,由于正负粒子交换后的概率与交换前相等,于是△α的分布应该是关于△α = 0或△α = π对称。当磁场存在时,△α会变小,这样就打破了之前的对称性,把这一不对称性提取出来就可以由此间接的对磁场进行测量。极化和平衡函数两个量化这一不对称性的办法被提出来。极化的方法就是通过定义单位矢量s≡e+×e-/|sinξ|然后测量s相对于磁场方向的极化。平衡函数的方法就是引入稍作修改的平衡函数,定义BP(△α)和BN(△α),然后引入歪度(Skewness)计算BP(△α)和BN(△α)的不对称性。为了观察我们提出的两个量化观测量对磁场的敏感度,我们还比较了这两个观测量与pT谱的变宽的方法对磁场的敏感度,确认我们提出的方法对磁场有更强烈的敏感度。强相互作用由量子色动力学(QCD)描述,这一理论有两个基本特征,色禁闭和渐近自由。根据格点QCD计算,存在一种高温高密的物质状态,夸克从禁闭的强子中解放出来,形成一种新的物质形态——夸克胶子等离子体(QGP)。为了研究这一新的物质形态,科学家在美国布鲁克海文国家实验室建成了相对论重离子对撞机(RHIC),并组建了探测器系统(STAR),这极大的推动了在实验上对这一物质形态的认识。在理论上多相输运模型(AMPT)可以描述碰撞系统整个演化过程。我们利用AMPT模型,以φ介子为探针,引入核修正因子,比较不同能量和对称性的对撞系统,观测到碰撞系统由d+Au,Cu+Au到Au+Au变化的过程中,系统由冷原子效应主导到逐渐转化为由热密物质效应主导的过程。在实验方面本文还讨论了 STAR的高阶触发系统。由于RHIC亮度的不断提高,但数据采集能力的有限,于是STAR发展了高阶触发系统(HLT)。高阶触发系统是相对于低阶触发系统而言,由于高阶触发系统允许更高的触发时间,就可以得到TPC,TOF,MTD等重要探测器的信息,通过高性能计算机的处理,实时的完成粒子飞行径迹和事件的重构,针对不同的物理分析目标,可以挑选出我们希望得到的事件,这很大的提高了我们的物理分析效率。在粒子飞行径迹重构过程中,由于空间电荷效应和栅格泄漏效应的存在,我们介绍了空间电荷效应和栅格泄漏效应的修正方法。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2019-06-01）
韩章柱[2]（2019）在《相对论重离子碰撞中的自旋与手征动力学研究》一文中研究指出在宇宙大爆炸模型中,夸克-胶子等离子体(QGP)可能存在于早期宇宙的演化过程中。在过去的二?几年,物理学家们利用欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)和美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)进行高能原子核碰撞实验,最终制造出了夸克-胶子等离子体新物质形态。研究夸克-胶子等离子体的特性是相对论重离子碰撞实验的主要目的之一,其中粒子的自旋极化与一系列的部分子手征反常效应是目前高能物理研究的热点。早期与夸克、强子自旋极化相关的理论指出,在非对心重离子碰撞中,部分子将沿系统总角动量的方向发生自旋极化并在强子化后引起强子的自旋极化。例如,Lambda超子与反Lambda超子的自旋极化在一定程度上就分别由奇异夸克和反奇异夸克的自旋极化决定。STAR实验合作组通过RHIC研究了不同金金碰撞能量下的Lambda与反Lambda超子的自旋极化,实验结果发现粒子的自旋极化随碰撞能量的增加而减小,并且发现反Lambda超子与Lambda超子的自旋极化会产生劈裂。后续的理论与物理模型计算也验证了自旋极化的能量依赖性,但并未对自旋极化劈裂有深入的研究。在相对论重离子碰撞中,旁观者质子会产生很强的电磁场,QGP在强电磁场作用下,可能会产生一系列的手征反常效应。STAR实验合作组也一直在探测相对论重离子碰撞中的手征反常效应,但由于各种各样的背景,实验数据的分析结果并不足以支撑手征反常效应存在的可靠性与真实性。因此,利用输运模型研究相对论重离子碰撞中的自旋和手征动力学就显得尤为重要。在本文中,我们拓展了多相输运(AMPT)模型,用手征动力学方程描述无质量部分子在矢量势下的演化。基于该输运模型,我们研究了在旁观者质子贡献的磁场以及夸克-反夸克矢量相互作用下,不同种类的夸克与反夸克的自旋极化。与在真空中的磁场下得到的结果相比,考虑QGP对外磁场的响应得到的部分子的自旋极化劈裂效应更强,但同时奇异夸克和反奇异夸克的自旋极化也敏感于夸克-反夸克矢量相互作用,所以可以由Lambda超子和反Lambda超子的自旋极化劈裂程度间接测度相对论重离子碰撞中产生的磁场的强度这一观点也就受到了挑战。另外,STAR实验合作组在RHIC质心系能量为7.7GeV时,发现Lambda超子与反Lambda超子的自旋极化会产生很大的劈裂,但是在该能量下,基于目前的部分子的动力学输运模型,我们根本没有办法得到可以与实验结果比拟的自旋极化劈裂。除了夸克与反夸克的自旋极化外,我们还基于拓展后的AMPT模型研究了质心系能量为200GeV时的非对心金核-金核碰撞中的反上夸克和上夸克以及π~-介子和π~+介子的椭圆流的差异。由于初始的部分子相空间分布中速度和坐标的关联,我们在可得到的统计内,通过线性拟合得到的反上夸克和上夸克的椭圆流差异关于电荷不对称度的斜率是负的。此外,质心系能量为200GeV时,考虑QGP对外磁场的响应时得到的反Lambda超子与Lambda超子的自旋极化劈裂比实验大,后者与我们在真空中的磁场下得到的自旋极化劈裂的结果更一致。考虑到磁场、夸克-反夸克相互作用、强子化、以及强子相演化的不确定性,直接将实验上观测到的椭圆流差异关于电荷不对称度的斜率是正值的原因归结于手征磁波效应是不可信服的。我们在拓展后的AMPT模型里加入的磁场的时空演化目前是相对完善的,而且我们自恰地将夸克-反夸克相互作用势放入了部分子输运模型中,考虑了该矢量势对自旋和手征动力学的影响。在研究正负电荷粒子的椭圆流差异与电荷不对称度的关系时,我们分析了碰撞过程中不同阶段的结果。综合来说,我们基于现有理论框架比较完整地研究了在磁场和夸克-反夸克矢量势作用下相对论重离子中的自旋与手征动力学。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2019-06-01）
张亮[3]（2019）在《相对论重离子碰撞中背端喷注关联形状的事件平面依赖性》一文中研究指出在相对论重离子对撞中会产生一种全新的物质形态,即强耦合的夸克胶子等离子体(QGP)。在碰撞早期,入射核与靶核中的两个部分子之间有一定概率发生较大动量转移的非弹性散射,即硬散射。硬散射过程中会有较大的径向能量转移至横向,因此该程产生部分子会拥有很高的横动量(PT)。这些高PT的部分子会与QGP介质相互作用并且损失能量,这些部分子在强子化后形成的高能粒子束称为喷注。由于喷注的产生伴随着大动量转移,这种硬散射过程可以通过微扰量子色动力学来计算。另外由于喷注产生于碰撞早期,所以它们有足够时间与介质发生相互作用。所以人们认为喷注是研究QGP介质的良好探针。实验上,人们通常分析较高PT粒子的单举分布产额和相对于较高PT粒子的二粒子方位角关联来探究喷注-介质的相互作用。较高PT粒子的单举产额研究会因存在表面发射效应带来偏差,即碎裂成高PT粒子的部分子更可能是从靠近介质表面的区域发射出来,这些部分子与介质有着极少的相互作用,致使该观测量对于介质的核心部分不敏感。但是在二粒子喷注方位角关联分析中,考虑到高PT粒子对应的部分子的反弹喷注将会有很大可能经历最长的相互作用路径。所以利用二粒子关联方法研究背端关联将为我们研究介质的性质提供更有价值的信息。在二粒子关联分析中,首先会选取一个较高PT的粒子(称为触发粒子),并认为其来自于喷注,用其方向近似代替喷注的轴向。然后选取PT相对触发粒子较低的粒子(伴随粒子),伴随粒子包含了来源于同一喷注或其反弹喷注中的粒子。在二粒子关联分析中,我们需要各向异性流和共振态衰变的贡献为喷注关联分析中的背景本底,在实际分析中我们需要扣除。二阶各向异性流(椭圆流)背景本底通常利用ZYAM(Zero Yield at Minimum)方法扣除,该方法中椭圆流系数通过独立的流测量得到,椭圆流绝对幅度通过假设方位角差为1处无喷注关联来确定,该方法通常会引入额外的不确定度。另外由于对叁角流和其它高阶流的贡献常被忽视,而近端的脊结构和远端的双峰关联就很有可能源于高阶流的贡献。在本论文中,我们详细介绍了自己发展出的二粒子喷注关联中扣除集体流背景本底的数据驱动方法。该方法主要的特点是不对集体流背景本底在形状和幅度上作任何估计,所以不会引入额外的不确定度。我们通过对高PT粒子在特定赝快度(η)区间限定一个较大的反弹pT(Px)来抬高该特定η区间内的背端喷注总数。然后我们只选取有着最高|Px|的那部分(10%)事例。我们定义了两个相对于中心快度区对称的η区间,-0.5<η<0和0<η<0.5,我们将靠近Px计算中对应的η区间的称为“近区”;另外一个称为“远区”。然后我们分别计算近区和远区内触发粒子与伴随粒子的二粒子关联。由于近区和远区相对于中心快度区对称,集体流对于近区和远区的贡献几乎相等。通过计算近区和远区二粒子关联函数的差值,集体流本底就会被抵消。但是由于不同的η间隔,背端喷注对于近区和远区的贡献存在显着差异,即对近区的喷注关联有着显着贡献,但是对于远区的喷注关联的贡献微乎其微。所以最后近区与远区的二粒子关联的差值只包含背端喷注关联贡献。我们利用只包含集体流成分的Toy模型和只包含喷注贡献的PYTHIA模型验证了该数据驱动方法的可行性与正确性,结果表明数据驱动方法在有效地扣除集体流贡献的同时,还可以较好地保留背端喷注关联形状。我们将该方法运用在实验数据分析上,我们选用RHIC-STAR在2011年采集200 GeV金核-金核数据,分析了 20-60%中心度下背端喷注关联宽度的事件平面依赖性。事件平面由STAR上的束流计数探测器(BBC)重建,BBC的η覆盖范围与中心快度区有若干个单位的η间隔,能够有效地降低触发粒子与BBC所重建出的事件平面之间的关联。我们采用了“展开”的方法修正了由于事件平面分辨率低下对结果带来的“涂抹”影响。我们看到了修正后的背端喷注关联形状的高斯宽度呈现出显着的事件平面关联性。我们的实验分析结果为喷注-介质相互作用提供了证据,同时表明相互作用的程度与喷注-介质相互作用的路径长度有明显关联,即更长的相互作用路径长度会有更多的相互作用。另外,我们还利用多相输运模型研究了初始动量各向异性(v2ini1)在末态中的残留率,我们发现末态部分子和末态带电强子相对于参与者平面(Participant Plane,PP)的椭圆流均对v2ini呈现出良好的线性依赖关系。我们用这里线性相关的斜率来表示残留率,发现对于末态部分子和末态强子的残留率随着pT的增大而增大,在pT≈2.5 GeV/c时,二者残存率都约为100%。另外残存率随着碰撞中心度和能量的增大而减小,这意味较强的末态相互作用会压低残存率。最后,我们还研究了相对于随机平面的初始动量各向异性(v2ini{Rnd}),结果表明v2ini{Rnd}不会残留到v2{PP}但是会残留到通过二粒子关联方法计算的椭圆流v2{2}。并且末态带电强子的v2{2}对vini{Rnd}成二次方依赖关系。(本文来源于《华中师范大学》期刊2019-05-01）
吴锦[4]（2019）在《利用间歇分析相对论重离子碰撞的临界起伏》一文中研究指出最近研究发现,高能重离子碰撞产生的重子密度起伏可能是QCD相变的临界现象,而且,该临界现象具有间歇性质,即在不同标度的局域空间中,都可以观察到明显的粒子密度起伏,高能重离子碰撞产生的重子多重数的间歇可能是QCD相变的信号。本文通过3DIsing普适类临界蒙特卡洛(CMC)模型和超相对论量子分子动力学(UrQMD)模型研究高能重离子碰撞的间歇,研究结果表明,间歇指数可以很好反应3D Ising普适类临界系统的重子的大密度起伏,并且,间歇的重要性质之一是:它具有和相空间体积大小对应的自相似关联。接着,本文通过CMC模型取得间歇指数和相对涨落系数的关联,发现二阶间歇指数随着相对涨落系数增大而单调上升,因此,本文建议实验上通过测量重离子碰撞系统的间歇指数来探索QCD相变。本文将RHIC/STAR测量到的Au+Au中心碰撞(0%-10%)下的重子相对密度涨落系数代入间歇指数和相对涨落系数的关联,间接得到了 Au+Au碰撞系统的二阶间歇指数和质心系下碰撞能量的依赖关系,该依赖关系表现为非单调行为,并且在20～27GeV范围内出现峰值,预示着碰撞能量在20～27GeV范围内的Au+Au系统的间歇达到最强。UrQMD模型没有包含QCD相变物理机制,模型的七个能量(7.7GeV～200GeV)的间歇指数均趋向零,UrQMD模型的间歇指数和能量的依赖关系没有表现出非单调行为。(本文来源于《华中师范大学》期刊2019-05-01）
张定伟[5]（2019）在《相对论重离子碰撞中氚核和中子数密度涨落的测量》一文中研究指出夸克、轻子通过电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用和引力相互作用构成了自然界奥妙无穷、千变万化的物理规律。强相互作用是四大相互作用中最强的,是理解微观世界基本组成以及它们之间相互作用运动规律的关键。强相互作用的不断研究与发展最终建立了强相互作用量子场论-量子色动力学(QCD)理论。QCD理论的基本成分是夸克和胶子,它们被紧紧的束缚在强子的内部,不能单独的达到自由的状态,只可能间接的由强子实验来观测它们的存在。相对论重离子碰撞实验作为研究QCD相结构的强有力的工具,为探索物质状态、强相互作用以及宇宙的演化有着指导性的作用。格点QCD理论预言在高温低重子密度区域发生的从夸克胶子禁闭的强子物质相到退禁闭的QGP相的转变是平滑过渡,而在低温高重子密度区域发生的相变是一阶相变,并且一阶相变边界有个终结点,被称为QCD临界点。寻找和确定临界点成为当今高能物理实验和理论研究的热点与前言课题。位于布鲁克海文国家实验室的RHIC上STAR实验的核心物理目标就是研究QCD相结构。在高能重离子碰撞中,轻核提供了一种独特的工具来探索QCD相结构。轻核是指由轻味夸克(u,d,s)组成的强子,在重离子碰撞的末期会有大量的轻核形成,它产生时的温度和冻结时间对系统的相空间密度十分敏感。我们可以通过测量轻核的横动量谱,估测出系统的热力学量,从而对整个系统的性质以及系统的演化过程进行理解与描述,例如温度和重子化学势。另外相变会导致较大的重子密度涨落,这将在轻核的产生中反映出来。例如质子(N(p)),氚核(N(t)和氘核(N(d)产额比,定义为N(t)·N(p)/N2(d),可以作为一个观察到QCD临界点的敏感的观测量。在本文中,我们将给出STAR探测器测量的(?)=7.7,11.5,14.5,19.6,27,39,62.4和200 GeV的氚核横动量谱谱和产额。我们将给出束流能量依赖的核子聚合参数B3(t)和轻核的产额比值N(t)·N(p)/N2(d),并讨论它们的物理意义。(本文来源于《华中师范大学》期刊2019-05-01）
马国扬[6]（2019）在《相对论重离子碰撞中大横动量粒子的产生》一文中研究指出在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)和欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)进行的超相对论重离子对撞实验中,我们能够在极小的区域内沉积极高的能量,创造出的极端高温、高密的环境,从而将原本禁闭在强子束缚态的夸克和胶子解禁闭,进而产生出一种全新的物质形态——夸克胶子等离子体(QGP)。夸克胶子等离子体存在很短时间,在其形成之后便会开始膨胀,并在演化过程中逐步地冷却,部分子最终又会重新回归禁闭状态,强子化变成末态可观测到的强子。为了探究该短暂存在的物质形态的形成过程和物态性质,不同的QGP信号、探针过去二十多年里被提出并得到了广泛且深入地研究,其中喷注淬火效应被认为是一种重要的研究夸克胶子等离子体的探针。喷注淬火又被称为部分子能量损失过程,它描述了初始硬散射过程中产生的高能部分子在穿越夸克胶子等离子体时,会与该热密介质发生相互作用,从而损失其部分初始能量的现象。实验上我们则可观测到高能重离子碰撞中单举强子的归一化高横动量谱会低于在核子核子碰撞中的产额、双强子(喷注)和规范波色子标记喷注的横动量不对称性、喷注子结构的差异等现象。随着高能对撞实验的质心能不断地提升,喷注淬火效应作为一种重要的QGP探针得到实验、理论以及唯像上越来越多的关注。在本文研究中,我们将使用一套基于次领头阶微扰量子色动力学(NLO pQCD)的部分子模型的方法来研究高能重离子碰撞中喷注淬火效应及相关问题。大横动量强子因其主要来源于硬散射过程中末态部分子的碎裂过程,能够很好地应用微扰QCD理论进行描述,其中π介子作为末态产额最丰富的强子,是高能重离子碰撞研究中最早亦是最广泛的观测量,RHIC实验中所观测到的大横动量π0介子在核-核碰撞中的压低现象是最早证实QGP存在的信号。我们采用了基于pQCD理论的部分子模型研究了质子-质子碰撞中次领头阶下单举领头强子产额、隔离光子产额以及隔离光子标记的整体喷注产额。在本文中,我们在国际上首次分别在RHIC下200GeV和LHC下2760GeV计算了两类新介子ω和K0s以及一个重子Λ的产生,其中通过对初始标度下不同单举强子的碎裂函数按DGLAP方程演化得到不同标度下的碎裂函数,并与部分子分布函数和部分子硬散射截面卷积得到质子-质子碰撞中的产生截面。我们分别讨论了RHIC和LHC能级下不同单举强子的散射截面,系统验证了pQCD理论的有效性,并为研究不同强子的碎裂过程奠定了基础。引入喷注淬火效应时,我们采用的是多重散射模型的高扭度方法。在该框架描述中,一个快速部分子与QCD介质相互作用,发生多重散射并由介质诱发的胶子辐射从而损失能量,这样的多重散射与碰撞的扭度-4过程有关,并能够给出真空部分子碎裂函数(FFs)在介质中的次领头阶有效碎裂函数(mmFFs),运用pQCD因子定理,得到核-核碰撞中单举强子的产额,给我们研究强子的不同碎裂模式提供了契机。为了更好地描述QGP火球的演化过程,我们将原模型中的3+1维理想流体力学模型Hirano替换成逐事例(event-by-event)2+1维粘滞流体力学模型VISHNU,并系统地计算了六类介子π0、p0、η ω和K0s在Au+Au 200 GeV和Pb+Pb 2760 GeV下核修正因子RAA,并通过与实验数据点进行x2拟合相应抽离出描述部分子和热密介质相互作用强度量——喷注输运参数q0的最优取值范围(RHIC:q0=0.5(+0.15/-0.05)GeV2/fm和 LHC:q0 = 1.2(+0.25/-0.15)GeV2/fm)。这也是第一次同时考虑不同种类介子的RAA来抽离喷注输运参数q0的最优取值范围,以后随着实验的精度进一步提高,各类末态粒子的实验数据更为丰富,能够极大地提高我们计算结果地精度。应用我们提取出地最佳喷注输运参数q0,我们进一步比较了ω介子、K0s介子与π0介子在质子-质子、核-核碰撞中的产额比。我们发现在RHIC能级下大横动量区间p+p碰撞下产额比ω/π0比A+A碰撞下产额比ω/π0要更大,并且没有明显地重合趋势,这是因为ω介子主要是由胶子碎裂而来,即便在核-核碰撞中胶子碎裂的占比会因为喷注淬火效应而进一步降低,我们仍然可以看到在ω介子在横动量pT = 20GeV时的胶子碎裂占比约为60%。而类似情形下π0介子的产生绝大部分都是由夸克碎裂而来,喷注淬火效应则会进一步提高π0介子的夸克碎裂占比。正是因为这两类介子的部分子碎裂占比间差异,结合喷注淬火效应导致了ω/π 在A+A碰撞中比P+p碰撞中要更为压低,类似的结果我们在φ/π0的研究中也能得到。在K0s/π0的计算中,我们可以看到其产额比在LHC能级下p+p碰撞和A+A碰撞的结果会明显重合。我们分析K0s介子的碎裂占比发现它在大横动量区间也是以夸克碎裂为主,并略低于π0介子的夸克碎裂占比,此时K0s/π0的结果主要会取决于各自介子的夸克碎裂函数(DqKs0(zh,Q2))与(Dqπ0(zh,Q2))的比值。由于部分子会在穿越QGP时损失能量,所以在核-核碰撞中K0s/π0的计算结果可以看作真空下夸克碎裂函数比值经由pT移动得到,加之我们发现夸克碎裂函数在大标度下Q= PT随zh和pT的变化不大,所以A+A碰撞下大横动量区间K0s/π0会与p+p碰撞下的结果相接近,类似的结果我们在p0/π0和η/π的研究中也能得到。在重子介子产额比(P+p/(π+π-)和(Λ+Λ)/2KS0计算中,我们发现其奇异性一方面是由于末态强子碎裂过程不同导致,另一方面是由于介质演化过程或粒子流引起。在相对论重离子碰撞中,初态冷核物质效应(CNM effects)是指由原子核引起地对高能碰撞过程的核修正效应,显然它也会对重离子实验中测量的QGP信号产生影响,在本文中我们也研究了冷核物质效应对核修正因子的贡献,一方面加深对CNM效应的理论认识,另一方面也是作为研究热核介质效应的比较基准。引入初态冷核物质效应一个主流方法是在自由核子分布函数(PDFs)上乘上参数化因子得到核中部分子分布函数(nPDFs),但由于非微扰效应,我们很难从第一性原理出发得到恰当的参数化因子或nPDFs,只能通过深度非弹(DIS)过程、Drell-Yan过程以及质子-核碰撞等实验数据拟合得到。目前不同参数化形式的nPDFs表现出的差异性十分明显,因此还需要更多的实验结果以及相应的理论来更好地约束冷核物质效应的可能参数化形式。规范波色子标记的喷注一直都是实验和理论学者们所关注喷注物理的相关热点,由于它是一个研究CNM效应很好的物理观测量。因为在领头阶下,规范波色子与部分子在硬散射过程中是背对背产生,并且规范波色子或其末态轻子在穿越夸克胶子等离子时不与热密介质发生相互作用,因此其将携带全部碰撞初期的信息。这就为我们研究冷核物质效应提供了极佳的探针。在本文中,我们选用的是光子标记的整体喷注,考虑到光子来源较多而我们更关心地是硬散射过程产生的直接光子,需要对碎裂和衰变光子进行背景扣除,我们所采用是与实验组一致的“隔离截断”方法,即围绕着光子方向锥角内伴随强子的能量总和不高于一定阈值。在次领头阶下隔离光子和隔离光子标记的喷注产额的计算中,可观测光子(prompt photon)主要来源于两个机制,一个是直接从硬散射产生的直接光子,另一个是由高能部分子碎裂而来的碎裂光子,随后我们讨论了“隔离截断”分别对两类贡献的影响。由于“隔离截断”的引入,对于光子产生的末态相空间会有额外的约束,因此微扰QCD的因子化定理对于隔离光子的产生并非始终成立。在本文中我们从理论上证明了“隔离截断”满足一定的要求则可以保证pQCD因子化定理有效。在本文中,我们使用隔离光子和隔离光子标记的整体喷注来研究高能碰撞中的冷核效应,我们分别讨论四种不同的核分布函数参数化(DSSZ,nCTEQ15,EPPS16,nIMParton16)形式下次领头阶隔离光子以及隔离光子标记的整体喷注在质子-铅核在8.16TeV下的产额。我们系统阐述了次领头阶隔离光子在特别向前和向后快度区间下冷核修正因子随末态光子横动量以及快度的依赖关系,并对应讨论了在铅核方向上平均Bjorken变量的变化范围。结果表明在不同快度区间的隔离光子的产额可以提供给我们一个有效区分不同冷核效应的机会,并且也十分直观地体现出不同nPDFs参数化形式下冷核效应地差异。我们同时也计算了隔离光子的向前向后产额不对称度,与冷核修正因子的结论一致。受双喷注相关研究启发,我们报告了隔离光子标记的整体喷注的冷核修正因子在特定隔离光子和喷注平均横动量区间下随隔离光子和喷注平均快度的变化。同时我们也发现不同的隔离光子和喷注平均横动量区间各nPDFs参数化形式给出的冷核修正因子有着显着差异,实验上亦可以计算同样的物理量,为nPDFs的参数化形式提供更多的限制。同时我们还计算并比较了pPb和pp碰撞中在入射核方向上平均Bjorken变量与在靶核方向上平均Bjorken变量比值,发现几乎没有任何变化,说明冷核效应对于入射核和靶核的影响是等同的,并未引起不平衡性分布。本文中我们还讨论了蒙特卡洛方法及其在高能核物理领域的一些应用,并简述了用于研究质子-质子碰撞的蒙特卡洛事例产生器PYTHIA的框架与主要物理内涵。随后我们又介绍了用于研究重离子碰撞蒙特卡洛事例产生器HIJING以及将其由FORTRAN版本升级成为C++版本过程中的相关工作,因为HIJING是架构在FORTRAN语言下的PYTHIA6核子核子碰撞模型上以研究高能重离子碰撞过程的模型,我们升级的工作重心就是如何实现在C++语言下的PYTHIA8模型上构建以研究高能重离子碰撞过程的HIJING++模型。我们首先深入了解、分析、比较并总结了PYTHIA6和PYTHIA8两个不同版本模型处理核子核子碰撞过程的异同,对于两者有差异的地方,在HIJING++模型内做出相应地修改与标注,如PYTHIA8中设置以及读取初始参量的方式。我们还对HIJING模型进行了模块化分析,按功能提取并定义出不同类,如Hij Physics类,更进一步将它们嫁接到PYTHIA8的程序框架内并重新封装成Hijing类,并设计、提供与用户交互的接口函数。在升级过程中,我们还对HIJING++的功能以及理论框架做出部分改良,如替换新的随机数种子产生器,新的伪随机数序列有着更好的独立性或不相干性;更丰富、灵活的数学计算相关库的接口函数;引入核遮蔽效应的标度依赖关系以更贴合实际物理过程等。最后我们给出了beta版HIJING++并行计算下效率提升的表现以及部分计算结果并与实验数据进行比较。(本文来源于《华中师范大学》期刊2019-04-01）
夏晓亮[7]（2018）在《相对论重离子碰撞中的磁场与涡旋效应》一文中研究指出相对论重离子碰撞可以产生夸克胶子等离子体(QGP),也可以产生极强的电磁场和流体涡旋场。这些强场可以导致手征磁效应(CME)和手征涡旋效应(CVE)等反常输运现象。它们分别是指磁场和涡旋场诱导出沿着磁场和涡旋方向的矢量流。在重离子碰撞实验中,人们期望它们分别导致电荷分离效应和重子分离效应。目前的实验结果定性地支持这些效应的预言,但是还没有强有力的证据显示它们是观测量的唯一来源,还存在其他背景信号的干扰。在理论研究方面,目前要解决的一个问题是:为了定量地给出这些效应的预言,必须首先掌握磁场和涡旋在重离子碰撞中的时空演化信息。在磁场方面,本文首先介绍了重离子碰撞初始时刻的磁场分布。在该时刻,高速运动的两个原子核会产生一个超强的磁场,如果仅考虑磁场在真空中的自由演化,则这个磁场随时间衰减得极快,不足以产生实验上可测的电荷分离效应。在真实的情况中应该考虑QGP物质具有欧姆电导率,电介质中的感应电流可以延缓磁场的衰减。在此基础上,本文又考虑了手征磁效应对磁场演化的影响。包含了手征磁效应的磁场演化可以用反常麦克斯韦方程来描述。我们通过用矢量球谐函数对磁场进行展开的方法对反常麦克斯韦方程进行求解。从其结果可以清晰地看出磁场随时间的演化行为包含了一个增长模式。它的来源是:在手征磁效应中,磁场诱导一个沿着磁场方向的电流,而这个电流又进一步产生磁场,这种正反馈模式会使磁场存在增长模式。由于手征磁效应来自于左手费米子和右手费米子之间的的数量差,如果在一个物理的体系中费米子的螺旋度和磁场的螺旋度可以互相转化,那么当磁场出现增长模式的时候,其螺旋度的增长会压低左右手费米子的数量差,从而减小手征磁效应和磁场增长的速率。我们的数值计算和解析得到的磁场渐进解都显示在系统总螺旋度守恒的模型中,磁场的增长模式最终得到了抑制而不会导致磁场的发散。在涡旋方面,本文研究了涡旋场在QGP中的空间结构。涡旋是速度场的旋度。它可以来自于非对心碰撞中的初始轨道角动量所带来的剪切流,也可以来自于火球的非均匀膨胀,包括横向流在横平面上的各向异性如椭圆流,以及横向流对纵向坐标存在的依赖关系。不同来源的涡旋场具有不同的空间结构:由轨道角动量产生的涡旋场整体上沿着角动量的方向并垂直于反应平面;而由火球的非均匀膨胀产生的涡旋场在不同的区域方向相反,呈现环状或四极矩结构。在重离子碰撞实验中,超子的极化可以作为一个探针来提取火球中涡旋场的时空信息。我们通过多相输运(AMPT)模型模拟了火球的集体演化过程,计算了涡旋场以及Λ超子的极化。在我们的结果中,和轨道角动量相关的Λ超子的整体极化和已有的实验测量结果能够符合。我们还计算了和火球非均匀膨胀相关的Λ超子的局域极化,希望能够在未来的实验中测量。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-10-30）
赵杰,涂周顿明,王福强[8]（2018）在《相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状（英文）》一文中研究指出量子色动力学中夸克和拓扑胶子场的相互作用可以产生局域宇称和共轭电荷宇称不守恒,这也许能解释宇宙中物质-反物质的不对称性。在强磁场下,宇称不守恒会导致粒子按正负电荷分离,此现象称为手征磁效应。在重离子碰撞实验中对电荷分离的测量主要受物理本底的影响,大部分的理论和实验工作一直致力于消除或减少这些本底。在此综述了相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状。(本文来源于《原子核物理评论》期刊2018年03期）
聂茂武[9]（2018）在《相对论重离子碰撞中各向异性流的研究》一文中研究指出量子色动力学是描述夸克胶子之间强相互作用的基本理论,夸克是强子的基本组成成分。格点量子色动力学的计算表明,在高温、低重子数密度的条件下,夸克会从强子中解禁闭出来从而形成一种被称为夸克胶子等离子体(QGP)的新物质形态。宇宙大爆炸之后的几十微秒也会产生这种物质,因此研究这种物质对于理解宇宙早期的演化过程也具有重要意义。位于布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)和位于欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC),通过加速重离子对撞可以产生这种高温致密的新物质。在相对论重离子碰撞中,各向异性流作为研究QGP的重要探针已经被广泛研究。通过逐事件流矢量概率分布,可以得到关于各向异性流的全部信息。这对于理解重离子碰撞中的初始几何形状和粒子的产生非常重要。铀核由于独特的椭球形态,在最中心碰撞时会出现不同的重迭构形,比如body-body和tip-tip两种构形。正因为此,铀核-铀核碰撞是研究各向异性流的理想系统之一。我们利用贝叶斯Unfolding方法有效扣除了流矢量分布中的非流效应和统计涨落,从而得到了真实的流矢量分布。为了研究集体流的涨落,通过对高阶cumulant的系统计算,表明集体流的涨落不是纯高斯分布的,而是有非高斯部分的贡献。中快度区域的各向异性流已经得到广泛研究,这些研究加深了我们对于流的认知。长久以来,各向异性流都被认为是洛伦兹不变量,最近的研究表明,在纵向方向各向异性流不再是洛伦兹不变量,而是会发生退关联。CMS实验组首次定量测量了退关联的强度,随后的理论研究表明在低能量系统中,因为参与核子的涨落更大,集体流退关联效应会更加明显。我们首次在RHIC能区测量了集体流退关联,结果表明在RHIC能区的退关联效应要明显高于LHC能区。流体力学模型很好地解释了 LHC能区的退关联效应,却过大地估计了 RHIC能区的结果。我们的结果将会为理论研究工作提供更好地参考。小系统中各向异性流的发现使得小系统成为近来的研究热点,对于如何理解小系统中的各向异性流,至今仍存有较大争议。在小系统中,因为非流效应更加显着,因此如何有效地扣除这些非流效应从而提取出相对准确的集体流信号也是目前的一大难点。最近发展了一种被称为subevent cumulant方法,通过将事件按照快度人为地分割成若干子事件,可以有效地减少非流效应,这种方法也被认为是小系统中行之有效地提取集体流的方法。我们基于AMPT模型采用subevent cumulant方法,系统比较了其与标准cumulant计算方法的差别。计算结果支持了 subevent cumulant在小系统中的有效性。各向异性的计算不仅仅局限在低横向动量的粒子,高横向动量粒子的各向异性体现的是能损的路径效应。我们采用AMPT模型计算了完整重构喷注的椭圆流和叁角流。结果表明,重建喷注的各向异性能很好地反映喷注淬火的路径依赖性,这加深了我们对喷注淬火机制路径效应的认知。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2018-06-01）
李慧[10]（2018）在《相对论重离子碰撞中的整体极化效应》一文中研究指出量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论,在低能标下,色禁闭使夸克和胶子总是束缚在强子中。通过相对论重离子碰撞,可以使核物质发生解禁闭相变,得到解禁闭的夸克胶子等离子体(QGP),这对理解强相互作用性质以及宇宙早期演化有重要意义。目前运行的重离子碰撞实验装置主要包括位于布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)和位于欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)。高能重离子碰撞同时也能产生强磁场和巨大的轨道角动量,随后会产生局域的流体涡旋。这些极端的磁场和涡旋场与微观量子输运结合可以诱导出许多量子反常输运现象,比如手征磁效应(CME)及手征涡旋效应(CVE)等。手征磁效应是指在左右手费米子数目不相等的情况下,沿着磁场方向产生电流的一种量子反常输运现象。Kharzeev、Mclerran和Warringa从理论上提出,在解禁闭相变和强磁场下,存在局部的手征荷涨落,带正电的左右手费米子分别逆着或顺着磁场方向运动从而产生电流。在凝聚态物理系统(狄拉克或外尔半金属)里,已经观测到手征磁效应。在重离子碰撞实验中可以通过测量带电粒子相对于反应面的角关联来研究CME引起的电荷分离效应。但是由于很难区分其他机制与CME效应的贡献,实验上确认手征磁效应的存在是有挑战性的,寻找CME的信号一直是当前的实验热点之一。与此同时,如何精确描述磁场随时间的演化是一个难题。本论文的第一个工作主要关注重离子碰撞中磁场的产生与演化。理论上估计,在RHIC能标下,相对论重离子碰撞初始时刻产生的磁场强度可以达到1018 Gauss,在LHC碰撞能量下则更强。利用李纳-维谢尔势或者直接求解麦克斯韦方程组,人们能够计算电磁场在真空中的分布以及时间演化,结果表明重离子碰撞产生的电磁场随着系统的演化会迅速衰减。但是QGP具有好的导电性,QGP的电导率对电磁场的演化会产生影响。与此同时,手征磁效应的存在对磁场演化的影响是我们关心的另外一个问题。本论文的工作采用格林函数方法计算了电导率和手征电导率同时存在时电磁场的时空演化。给出粒子在介质中飞行时产生的电磁场的解析形式。并采用蒙卡Glauber模型计算了重离子碰撞中电磁场的时空演化。数值结果表明:(1)真空中磁场在不到1fm/c内会衰减几个量级,而QGP的电导性使磁场衰减变慢。(2)手征电导率的存在会导致非零的径向磁场,从而导致磁场的空间分布不对称。这些研究为实验上寻找磁场相关的反常输运现象提供了理论依据。本论文的第二个工作关心重离子碰撞中涡旋场对整体极化的影响。我们知道手征反常输运现象的本质是手征费米子在外磁场或涡旋场中的极化导致左右手的费米子分别逆着或顺着磁场或涡旋方向运动。夸克物质的极化最终会在QGP演化的末态强子中观测到。研究相对论重离子碰撞中的整体极化效应对我们理解磁场及涡旋场的性质以及进一步研究手征磁效应和相关的反常输运现象有重要的意义。理论上,梁作堂和王新年最早提出非对心的重离子碰撞会导致一种整体极化效应。所谓整体极化是指碰撞中产生的初始角动量会以局域流体涡旋的形式传到火球,通过自旋-轨道耦合或自旋-涡旋耦合导致夸克物质极化,最终导致末态强子沿着角动量方向极化。实验上,整体极化效应可以通过Λ → p + π-的弱衰变过程进行测量。STAR利用Λ衰变产生的质子沿着Λ超子的自旋方向飞出的特性,通过测量质子动量的角分布测量了 Λ超子的整体极化,并且在RHIC能量扫描的较低碰撞能量区观测到明显的整体极化效应。本论文介绍利用统计力学方法在非相对论和相对论情形下分别计算自旋为1/2的费米子在涡旋场中的极化矢量的方法。并在这个理论基础上,采用多相输运模型(AMPT)对重离子碰撞中的热涡旋分布、速度场分布和温度场分布进行了模拟,定量计算了重离子碰撞中末态超子的整体极化,得到了与实验测量符合得很好的数值结果。我们进一步给出了超子整体极化随碰撞能量依赖的解释,理解了流体涡旋的结构以及实验上观测的整体极化行为。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-10）
相对论重离子碰撞论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在宇宙大爆炸模型中,夸克-胶子等离子体(QGP)可能存在于早期宇宙的演化过程中。在过去的二?几年,物理学家们利用欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)和美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)进行高能原子核碰撞实验,最终制造出了夸克-胶子等离子体新物质形态。研究夸克-胶子等离子体的特性是相对论重离子碰撞实验的主要目的之一,其中粒子的自旋极化与一系列的部分子手征反常效应是目前高能物理研究的热点。早期与夸克、强子自旋极化相关的理论指出,在非对心重离子碰撞中,部分子将沿系统总角动量的方向发生自旋极化并在强子化后引起强子的自旋极化。例如,Lambda超子与反Lambda超子的自旋极化在一定程度上就分别由奇异夸克和反奇异夸克的自旋极化决定。STAR实验合作组通过RHIC研究了不同金金碰撞能量下的Lambda与反Lambda超子的自旋极化,实验结果发现粒子的自旋极化随碰撞能量的增加而减小,并且发现反Lambda超子与Lambda超子的自旋极化会产生劈裂。后续的理论与物理模型计算也验证了自旋极化的能量依赖性,但并未对自旋极化劈裂有深入的研究。在相对论重离子碰撞中,旁观者质子会产生很强的电磁场,QGP在强电磁场作用下,可能会产生一系列的手征反常效应。STAR实验合作组也一直在探测相对论重离子碰撞中的手征反常效应,但由于各种各样的背景,实验数据的分析结果并不足以支撑手征反常效应存在的可靠性与真实性。因此,利用输运模型研究相对论重离子碰撞中的自旋和手征动力学就显得尤为重要。在本文中,我们拓展了多相输运(AMPT)模型,用手征动力学方程描述无质量部分子在矢量势下的演化。基于该输运模型,我们研究了在旁观者质子贡献的磁场以及夸克-反夸克矢量相互作用下,不同种类的夸克与反夸克的自旋极化。与在真空中的磁场下得到的结果相比,考虑QGP对外磁场的响应得到的部分子的自旋极化劈裂效应更强,但同时奇异夸克和反奇异夸克的自旋极化也敏感于夸克-反夸克矢量相互作用,所以可以由Lambda超子和反Lambda超子的自旋极化劈裂程度间接测度相对论重离子碰撞中产生的磁场的强度这一观点也就受到了挑战。另外,STAR实验合作组在RHIC质心系能量为7.7GeV时,发现Lambda超子与反Lambda超子的自旋极化会产生很大的劈裂,但是在该能量下,基于目前的部分子的动力学输运模型,我们根本没有办法得到可以与实验结果比拟的自旋极化劈裂。除了夸克与反夸克的自旋极化外,我们还基于拓展后的AMPT模型研究了质心系能量为200GeV时的非对心金核-金核碰撞中的反上夸克和上夸克以及π~-介子和π~+介子的椭圆流的差异。由于初始的部分子相空间分布中速度和坐标的关联,我们在可得到的统计内,通过线性拟合得到的反上夸克和上夸克的椭圆流差异关于电荷不对称度的斜率是负的。此外,质心系能量为200GeV时,考虑QGP对外磁场的响应时得到的反Lambda超子与Lambda超子的自旋极化劈裂比实验大,后者与我们在真空中的磁场下得到的自旋极化劈裂的结果更一致。考虑到磁场、夸克-反夸克相互作用、强子化、以及强子相演化的不确定性,直接将实验上观测到的椭圆流差异关于电荷不对称度的斜率是正值的原因归结于手征磁波效应是不可信服的。我们在拓展后的AMPT模型里加入的磁场的时空演化目前是相对完善的,而且我们自恰地将夸克-反夸克相互作用势放入了部分子输运模型中,考虑了该矢量势对自旋和手征动力学的影响。在研究正负电荷粒子的椭圆流差异与电荷不对称度的关系时,我们分析了碰撞过程中不同阶段的结果。综合来说,我们基于现有理论框架比较完整地研究了在磁场和夸克-反夸克矢量势作用下相对论重离子中的自旋与手征动力学。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
相对论重离子碰撞论文参考文献
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