RHIC-STAR金金碰撞19.6 GeV鉴别粒子椭圆流的实验研究

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格点量子色动力学(Lattice Quantum Chromodynamics)预言:在极高温度下强子自由度的核物质会发生相变,转化为解禁闭的新物质形态-夸克胶子等离子体(QGP)。实验上产生并研究这种物质的做法是:通过相对论重离子加速器,将重离子加速至接近于光速并使其发生碰撞,模拟宇宙大爆炸早期夸克胶子等离子体的形成。末态粒子相对于反应平面的方位角各向异性被称为各向异性集体流,是研究高能核物理碰撞产生物质性质的重要观测量之一。本文中所研究的椭圆流,v2是末态粒子在动量空间相对于反应平面方位角分布的傅立叶展开式第二项的系数,它起源于系统在非对心碰撞的空间各向异性(非对心碰撞中,参与碰撞的区域呈椭球状),经过系统演化中的粒子再散射,由部分子相和强子相的共同相互作用,使初始几何各向异性转换为末态的动量各向异性。这种几何空间各向异性随系统膨胀而急剧减小,因此这种几何空间的自淬火效应,使得椭圆流敏感于系统演化的早期阶段,所以椭圆流与碰撞早期动力学相联系。椭圆流的大小依赖于碰撞过程中相互作用的强弱,因此它可以提供压力梯度、有效自由度、热化方程和碰撞早期产生的热物质的状态方程。在这篇论文中,我们系统分析了 RHIC-STAR采集于2019年,碰撞能量为19.6 GeV金金碰撞的数据。使用事件平面法对鉴别粒子π±,K±,p,p,Λ,Λ,φ,Ks0,Ξ±,Ω±的椭圆流进行了测量,其中多重奇异粒子和φ介子具有较小的强子散射截面,经历早期的化学冻结和动力学冻结,它们的各向异性流主要来源于部分子物质间相互作用,受其后的强子化演化影响较小,因此可以提供碰撞早期产生部分子态的重要信息,以及反映部分子态是否形成。在该能量对椭圆流的测量结果表明:1.正反粒子椭圆流存在明显的差异,其中重子椭圆流的差值要大于介子椭圆流的差值,这种差异符合STAR能量扫描一期发表的结果;2.对于正反粒子,在低横动量区域(pT<1.5 GeV/c),都存在明显的质量排序,即质量越大的粒子其椭圆流越小。在中横动量区间(1.5<pT<4 GeV/c),粒子的椭圆流按照强子类型聚集在一起,即重子-介子分组(baryon-meson splitting);3.在中横动量区间,反粒子的组分夸克标度性要好于正粒子,反粒子组的组分夸克标度性在10%偏差内是符合的,组分夸克标度性可以反映强子集体流的有效自由度。这意味着在该能量的碰撞下,集体流在部分子阶段已经建立。同时正反粒子的组分夸克标度性存在明显的差异,这可能是由于输运夸克(transported quark)和产生夸克(produced quark)的差别所造成。
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