高能重离子碰撞中的净质子数分布的高阶矩和中心快度区K~-/π比值的研究

【摘要】量子色动力学(QCD)被认为是一种可以描述强相互作用的正确理论,QCD物质具有非常丰富的相结构,如强子物质相,夸克胶子等离子体相等等。QCD物质在我们可以观测的范围内一般是以强子气体形式存在。我们可以用二维的QCD相图来表示强相互作用描述的核物质的相结构,QCD二阶相变有一个临界点,简称为QCD临界点(QCDCriticalPoint),它可能存在于相图的一阶相变边界的终点。迄今为止,科学家任然无法确定QCD临界点是否存在,以及如果存在它的位置在哪里。近期的研究发现高温高密度核物质的高阶涨落守恒量分布(如重子数等)的高阶矩(方差(σ2),偏度(s),峰度(κ))能够直接与相应的格点QCD理论联系起来。并且发现实验上观察到的净质子数的涨落可以较好的近似表现出净重子数以及净电荷数的涨落。STAR研究小组通过相对论重离子对撞机(RHIC)对高能重离子碰撞实验中的净质子数分布的高阶矩进行了系统地测量,并将该测量结果用于寻找QCD临界点,终于发现了QCD临界点确实是存在的,它处于重子的化学势大于200MeV的区域。本文的第一个工作是通过蒙特卡洛模型AMPT、RQMD和UrQMD模拟高能重粒子碰撞后的高温高密度核物质状态,对高能重离子对撞实验中净质子数分布的高阶矩进行模型分析。我们可以将蒙特卡洛模型在净质子数的峰度系数、偏度系数等高阶矩的分布上的模拟结果作为理论原理的参考,并且能为我们对实验结果的理解提供思路。该结果也可以作为当前在RHIC运行的低能量重离子碰撞的一个基线预测。本文的第二个工作是通过蒙特卡洛模型AMPT、RQMD和UrQMD研究高能重粒子碰撞中中心快度区K-/π的规律。格点QCD预言在足够高的能量密度下的物质应该是以夸克胶子退禁闭的状态存在。人们很久以前就发现奇异性的产生是探测该退禁闭状态存在与否的一个敏感探针,一个常见的探测奇异性增强的可观测量就是K-/π比值。有理论学家提出了一个新的实验可观测变量ω,认为K-/π比值可以作为该实验变量ω的函数。实验上已经观察到K-/π比值在低能重离子碰撞中随着ω的增加而线性递增,而在高能RHIC碰撞下达到一个饱和状态。本文通过蒙特卡洛模型研究了高能重离子碰撞中心快度区K-/π比值对实验变量ω、碰撞中心度、碰撞能量和碰撞系统等的依赖关系。它能为理论学家提出的新实验变量ω的理论提供一定支持,也能为我们理解实验结果提供新思路。
【作者】陈坦；
【导师】刘峰；
【作者基本信息】华中师范大学，粒子物理与原子核物理，2014，硕士
【关键词】高能重离子碰撞；蒙特卡洛模型；净质子数；高阶矩；K-/π比值；ω；

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