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量子色动力学(quantum chromodynamics,简称QCD)预言:在温度极高、密度极大的环境下,强子物质会发生解禁闭相变,产生一种全新的物质态,即夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma,简称QGP)。QGP新物质的研究对认识物质的微观结构和宇宙的早期演化具有重要意义。相对论能量的重离子碰撞能够提供产生QGP的极端条件。自2000年美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,简称RHIC)成功运行以来,积累了海量的实验数据,极大地推进了对QGP的产生及其性质的研究。 短寿命的共振态尤其是携带奇异性的共振态是探索相对论重离子碰撞中热密夸克物质的有效工具,对其产生的研究一直是理论和实验研究的热点。SPS实验的NA49和NA60实验组、RHIC实验的STAR以及世界最高能量LHC实验的ALICE都对共振态,如K*(892),φ(1020),Σ*(1385),Λ*(1520)等进行了测量,积累了关于其产额,横动量谱,快度谱以及椭圆流等大量的实验数据。这些实验数据显示,重离子碰撞产生的共振态有一个复杂的强子重散射效应,与碰撞能量和共振态种类都有关系。在重离子碰撞中的强子重散射阶段,一方面,共振态粒子与其他强子发生散射,可能造成共振态粒子的消失;共振态粒子的衰变产物与其他强子相互碰撞,可能造成共振态信号丢失,导致实验上无法重建,这都会使得共振态粒子产额减少。另一方面,强子间的散射也可能生成新的共振态粒子,这将使得共振态粒子产额增加。强子重散射也可能会改变共振态的性质,例如质量,宽度等。实验上可重建的共振态的性质是由热密夸克物质强子化和强子相重散射决定的。来源于不同阶段的共振态粒子反映了不同阶段的动力学机制,强子化直生的共振态携带热密夸克的性质,反映了强子化动力学机制,而强子相产生的共振态反映了强子反应动力学,同时,共振态在强子相的丢失程度也反映了强子相寿命的长短。因此,弄清楚实验上观测到的共振态产生的不同来源有重要意义。 极端相对论分子动力学模型(Ultra-relativistic Quantum Molecular Dynamics,UrQMD)是描述高能强子—强子和核—核碰撞反应的一种微观多体输运方法,它实时记录了每次碰撞的全面信息,因此本文用UrQMD模型研究极端相对论重离子碰撞中共振态K*(892),φ(1020),Σ*(1385),Λ*(1520)的产生性质,系统研究这些共振态强子产生的时间演化性质和在末态观测中来自不同反应道或反应阶段的贡献比重,以及强子重散射对快度谱和横动量谱的影响程度等。 本文主要做了以下两方面的工作: (一)研究质心系能量√SNN17.3,62.4和200 GeV重离子碰撞中奇异共振态介子*K(892),φ(1020)的产生:通过计算弹性碰撞、非弹性碰撞频率随时间的变化,我们确定到了系统强子重散射开始的时间为6-8fm/c;在强子重散射阶段, K*(892)的产生来源可分为融合产生,高质量激发态衰变,2→2非弹散射产生,我们发现在强子重散射阶段融合产生和高质量激发态衰变产生占强子重散射重生的大部分,这反映出强子重散射效应的复杂性,进一步计算了不同来源的K*(892)的快度谱、pT谱;分别计算了6fm/c和50 fm/c系统衰变时(前后的变化来自于强子重散射)的共振态产额、快度谱、pT谱,发现强子重散射使得pT谱展宽, K*(892)产额压低,与实验吻合;对于φ(1020)介子,我们一方面计算了不同来源的φ(1020)介子产额、快度谱、pT谱,另一方面我们分别计算了6fm/c和50fm/c系统衰变时的共振态产额、快度谱,产额变化不大,能够与实验吻合。 (二)研究质心系能量√SNN17.3,62.4和200 GeV重离子碰撞中奇异共振态重子*Σ(1385)、Λ*(1520)的产生:在强子重散射阶段,一方面计算了不同来源的Σ*(1385)重子的产额、快度谱、pT谱,另一方面我们分别计算了6fm/c和50fm/c系统衰变时Σ*(1385)的产额、快度谱,Σ*(1385)的产额变化不大,能够与实验吻合;计算了Λ*(1520)的产额随时间的变化以及强子重散射前后Λ*的快度谱,发现都不能与实验吻合,Λ*(1520)的产额随着时间而不断增长,与实验相反;通过进一步的计算找出了异常的原因并给出了解决方案:重散射阶段阶段Σ*(2030)衰变到Λ*(1520)的比例太大,可将这部分增加到与Λ*衰变道相同的Σ*(2030)衰变道上,从而压低Λ*(1520)强子重散射的重生。