非广延统计下热密QCD物质中热光子产生的研究

【摘要】上世纪七十年代,李政道和G.C.Wick以及一些其他物理学家预言通过相对论高能重离子碰撞实验可能会在一定的空间区域内形成高温高密环境,使能量密度达到使夸克解禁闭的阈值,形成一种新的相态—夸克-胶子等离子体。在几代物理学家的努力下,通过对RHIC积累的大量实验数据的分析表明：实验中已经产生一种非常粘稠的部分子物质,这种热密QCD物质极有可能是一种强耦合的夸克-胶子等离子体(sQGP)。由于夸克-胶子等离子体的高温高密度特性,其存在时间十分短暂,一般的估计约为5～10fm,因此实验上探测到的并非夸克-胶子等离子体本身,而是它留下的痕迹。直接光子增强是研究QGP的理想探针信号,因为光子的平均自由程很大,可以在产生后快速离开碰撞区域而不受末态粒子影响。为了确定重离子碰撞中火球所处状态的信息,需要理论上计算热光子产生并与实验作比较,一般通过将计算的热光子产额与火球的时空演化通过流体力学模型进行卷积得到光谱。状态方程作为流体力学模型的一个重要的输入量,对研究这一解禁闭相也有重要意义。Tsallis统计是在标准统计物理基础上发展起来的一种新的非广延统计理论。它是在传统玻尔兹曼-吉布斯熵的基础上引入一个非广延参数q构造出一个非广延熵,而发展出的一套可以包含标准统计物理的新理论。BG统计力学中有一个重要的假设一各态历经假设—在足够长的时间内系统可以遍历所有可能出现的微观状态。但是根据最近的研究,对于具有长程相互作用和记忆效应的热密QCD物质这一假设无法得到满足,所以应用非广延统计力学研究这一热密物质有可能给出一些新的、富于启发性的理论结果。本文中我们重点研究了非广延统计理论对夸克-胶子等离子体产生信号之一的热光子产额的影响,得出如下结论：(1)两种统计力学均符合温度越高光子产额越大的规律；(2)非广延统计力学下的产额大于标准统计力学下的产额,与q成正相关；(3)随着光子能量或者横动量的增加,它们之间的偏差越来越大。另外我们分析了非广延统计力学对热密QCD物质状态方程的影响,发现即使q微小的偏离1也导致状态方程较大的改变。
【作者】师玲玲；
【导师】张本威；
【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】QGP；非广延统计力学；Tsallis分布；热光子分布；状态方程；

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