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宇宙大爆炸的最初阶段存在一种夸克解禁闭,局部达到热平衡的夸克胶子等离子体(QGP)。相对论重离子对撞机(RHIC)能通过极高能的重离子对撞来产生QGP并研究其特性。
由色荷德拜屏蔽效应导致的相对论重离子碰撞中粲偶素J/ψ的产额压低被认为是一个非常重要的QGP形成的信号。但实验上测得的J/Ψ产额压低,也可能受到一些其它的热核物质效应和冷核物质效应的影响。特别是由介质中热化的c(c)夸克对组合产生的J/Ψ,是理论和实验上至今很难确定的一个因素。测量J/ψ的椭圆流(v2)可以区别原初pQCD过程产生和组合产生的J/Ψ。此外,粲夸克由于质量远大于轻夸克而不易热化,测量粲偶素J/Ψ的椭圆流可以研究粲夸克是否参与集体运动,以及相对论重离子碰撞产生的物质的热化程度。
J/Ψ虽然是研究QGP很好的探针,但它产额很低,研究它需要较大的数据量。RHIC上的螺线管径迹谱仪(STAR)是RHIC的四个实验装置之一。为了应对STAR越来越快的数据采集频率和J/Ψ这样的低产额物理研究对大数据量的需要,一套高级触发系统(HLT)被开发出来。HLT是一套与数据获取系统紧密结合的计算机硬件软件系统,能在线进行粒子径迹和事件重建,挑选出一些含低产额物理过程的事例,如高横动量、双轻子、轻核等,减小采集和存储的数据量,缩短离线数据计算的时间。在2010年,HLT的运行对反物质的氦4核的发现,及时开始J/ψ椭圆流研究,以及束流能量扫描实验中的束流质量监测都做出了重要的贡献。我参与了HLT大部分软件的编写和2009到2011年的在线运行维护。本文从一个角度介绍了STAR高级触发系统的结构、特点和性能。
本文利用STAR在2010年200GeV金金对撞实验中采集的数据,包括HLT选择的J/ψ富集的数据,使用TPC、TOF和BEMC相结合的电子鉴别方法,得到了多达13000个J/Ψ的显著信号,测量了J/Ψv2随中心度和横动量的变化。测量达到约4%的统计误差,是迄今为止高能重离子对撞实验中J/Ψv2测量的最精确结果。
测量结果表明,在大于2GeV/c的较高的横动量区间,J/Ψv2在误差范围内与0相符。这一结果与较高横动量的J/Ψ主要由原初pQCD过程产生,而非c(c)且合产生,或者粲夸克没有被介质充分热化的物理图像相符。