通常状态下,夸克被禁闭在强子中,自然界中并不存在游离态的夸克。但是在高能量密度和高温下,格点QCD理论预言将发生从强子物质到退禁闭夸克胶子的相变。这种退禁闭的致密物质被称为夸克-胶子等离子体(简稍QGP)。宇宙大爆炸理论则认为在宇宙形成的最初阶段(～10-6s)曾存在过这种极其特殊的物质形态QGP。为了寻找并研究QGP,位于美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)试图通过极高能的重离子束流对撞来产生QGP,它是目前世界上正在运行,能量最高的重离子对撞机。　　 对近期RHIC运行的实验研究表明,在碰撞能量为√SNN=200 GeV的Au+Au碰撞中,一种高温高密的部分子物质确实已经形成。这种物质具有很强的集体运动效应和对末态强子的不透明性,主要表现为低横动量区域的流体动力学行为和高横动量区域的粒子产额压低。这些现象都不能用强子物质的自由度来描述。　　 作为研究RHIC能区相对论重离子碰撞中产生的部分子物质的理想探针,重味夸克(粲夸克c,底夸克b),由于其强产生和弱衰变的特点,它们产生的时间要早于QGP相变,所以它们会穿越相变形成的热密物质并与其发生相互作用,这使得它们经历了整个相变过程,携带有丰富的热密介质的信息。对它们的能量损失和椭圆流的研究能够完善我们对物质能量损失机制以及集体流效应的认识,从而可以进一步了解相对论重离子碰撞中所产生的高温高密物质的性质。　　 重味夸克,由于其质量比较大,理论预言它们通过胶子辐射损失的能量要比轻味夸克少。因此测量重味夸克强子半轻子哀变电子的核修正因子,并与轻味夸克强子作比较,对于构造完整的喷注淬灭的物理图像以及帮助我们理解RHIC能区金-金碰撞中部分子能损机制都有着非常重要的意义。　　 此外,重味夸克和碰撞产生的物质之间的相互作用可能会形成径向流和椭圆流,从而改变重味夸克横动量谱的分布形状。由于其质量比较大,在它和周围的高密度物质经过足够多的相互作用后,有可能获得集体运动流效应。实验上测量重味夸克强子的流效应和冻结温度等特性,对检验早期重离子碰撞中轻味夸克热化和部分子密度具有相当重要的意义。　　 重味夸克中的粲夸克被认为是通过碰撞初始的胶子聚合产生,其产生截面可以用微扰QCD理论计算。因此研究不同碰撞系统下粲夸克产生截面及其对于两体碰撞数的标度不变特性对于检验理论和检验粲夸克是否是高能重离子碰撞中产生的部分子物质的理想探针都非常重要。另外,粲夸克产生截面的测量是电子测量中分离底夸克的贡献,以及试图解释RHIC观测到的J/ψ压低现象的理论模型不可或缺的重要依据。　　 在这篇论文中,实验上,我们测量了STAR RunⅧ每核子对质心能量为200 GeV的质子-质子碰撞中单电子横动量谱。通过联合TPC测得的电离能损(dE/dx)和TOF测得的粒子速度(β),电子可以被鉴别到横动量PT=3GeV/c。在重味夸克强子半轻子衰变电子的横动量谱测量中,主要的背景来源于光子转换,中性π介子和η介子达里兹(Dalitz)衰变。为了扣除光子转换的电子本底,我们采用了如下公式即:STAR RunⅢ和STAR RunⅧ电子与中性π介子产额比的双重比值和STAR materialbudget联合的方法；对于中性π介子和η介子达里兹衰变的电子本底,我们使用事件产生器,采用cocktail的方法逐步扣除。　　 通过对RunⅧ低横动量区域0～3GeV/c(以下简记为:TOF run8)重味夸克强子半轻子衰变的非光子电子谱拟合,我们得到了中快度区平均每核子对碰撞中粲夸克产生的总截面为:1.05±0.07(stat.)±0.28(sys.)(mb)；如果联合RunⅧ高横动量区域2.4～9GeV/c(以下简记为:EMC run8)非光子电子谱同时拟合,分两种情况:1)拟合中不包含关联误差,总截面为:1.06±0.10(stat.)±0.36(sys.)(mb)；2)拟合中包含关联误差,总截面为:1.08±0.05(stat.)±0.32(sys.)(mb)。　　 与往年STAR和PHENIX的测量结果作比较,STAR RunⅧ TOF和EMC的测量结果,和往年的结果[1-3]是吻合的；但比PHENIX组公布的结果[4-9]大约2倍。理论上,我们的值与FONLL(fixed-order-plus-next-to leading-log)pQCD预测的上限值[1]保持一致。　　 但是,目前在我们的分析中,并没有分离非电磁产生的电子谱里来自底夸克衰变的贡献,FONLL pQCD对底夸克产生总截面预测值[6]为:0.00187±0.0009(stat.)±0.00067(sys.)(mb)如果想在实验中分离底夸克和粲夸克对于非电磁产生的电子谱的贡献是相当困难的,理论模型预言高能核碰撞中粲夸克和底夸克的产生不确定性也很大,所以要更好的理解粲夸克物理,分离非电磁产生的电子谱中底夸克的贡献就相当的重要。