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

论文摘要

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。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 叶永金

导师: 马余刚

关键词: 相对论重离子碰撞,磁场,夸克胶子等离子体,介子,高阶触发系统

来源: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,核科学技术

单位: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

分类号: O571.6

总页数: 100

文件大小: 11895K

下载量: 49

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