相对论重离子碰撞中轻核产生的输运模型研究

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基本粒子之间通过强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用以及引力相互作用构成了千变万化的自然界。为了描述夸克、胶子之间的强相互作用,物理学家提出了量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)理论,QCD有两个非常重要的性质:色禁闭和渐近自由。由于色禁闭我们不能直接观察到自由夸克、胶子,只可能通过实验来间接观测它们的存在。格点QCD理论预言,在高温重子化学势趋近于零的极端条件下,从强子相到解禁闭的夸克胶子等离子体(QGP)的转变是平滑穿越。根据QCD理论模型预言可知,在低温高重子化学势区域从QGP相到强子相的转变是一阶相变,该相变边界有个终结点,称为QCD临界点(CP)。寻找与确认QCD临界点是当今高能物理研究的热点与前沿课题。轻核、反轻核是在相对论重离子碰撞中动力学冻结过程中由末态核子结合而成的。轻核的产额对温度和核子相空间密度十分敏感,利用轻核的产生,可以探究系统的演化过程和性质,理论预言质子、氘核、氚核的产额比Nt× Np/Nd2,与系统动力学冻结时中子数密度涨落Δn=<(δn)2>/<n>2有紧密的关系,另一方面,临界点附近中子数密度增强,因此轻核可以作为探究QCD相结构、寻找QCD临界点的一种灵敏探针。本文首先用JAM模型模拟了Au+Au在(?)=3-200 GeV的碰撞过程,计算发现由奇异强子弱衰变得到的质子占总质子的比值随能量的增加而增大。接着用SMASH输运模型分别在级联模式和平均场模式下模拟Au+Au在(?)=3 GeV的碰撞过程,展示了模型直接产生的氘核的横动量谱、产额以及横动量平均值的快度依赖。最后用SMASH模型分别在级联模式和平均场模式下模拟Au+Au在(?)=3 GeV的碰撞过程,产生粒子的相空间分布,并用基于Wigner函数的聚合模型产生氘核、氚核(两体、三体),分析它们的横动量谱、产额、横动量平均值以及粒子的产额比Nt × Np/Nd。结果显示由聚合模型产生的三体氚核(p+n+n→t)比两体氚核(d+n→t)的产额大;当添加了平均场后,由于粒子之间存在斥力相互作用,火球快速膨胀演化,使得火球半径更大,持续时间更短,产生的轻核减少,轻核的横动量平均值增大:对比SMASH模型与STAR实验计算得到的粒子产额比N ×Np/Nd2,发现模型结果与实验结果相比明显偏低。
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