【摘 要】
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构成核子内部结构的基本粒子是夸克(Quark)和胶子(Gluon),统称为部分子(Parton)。部分子之间的相互作用为强相互作用,可以用量子色动力学(Quantum Chromodynamics,简称QCD)描述。由于色禁闭,自然界中夸克并不能独立存在。通过相对论重离子碰撞可以使部分子解禁闭达到接近自由粒子的状态,即渐进自由,从而形成一种高温高密的物质形态-夸克胶子等离子体(Quark-Gluo
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构成核子内部结构的基本粒子是夸克(Quark)和胶子(Gluon),统称为部分子(Parton)。部分子之间的相互作用为强相互作用,可以用量子色动力学(Quantum Chromodynamics,简称QCD)描述。由于色禁闭,自然界中夸克并不能独立存在。通过相对论重离子碰撞可以使部分子解禁闭达到接近自由粒子的状态,即渐进自由,从而形成一种高温高密的物质形态-夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma,简称QGP)。碰撞早期的初态部分子硬散射产生的高能部分子喷注在穿越热密QGP时遭遇多重散射诱导辐射胶子,从而导致高能喷注的能量损失和横动量展宽,这种现象被为喷注淬火效应(Jet Quenching)。喷注淬火是研究QGP产生和热密性质的重要探针。高能质子-质子(p-p)碰撞和核-核(A-A)碰撞都会产生喷注。前者形成的高能部分子喷注会直接碎裂成末态强子,而后者由于产生了 QGP会出现额外的喷注淬火效应。通过对比两种碰撞的末态信息,我们可以分析热密介质对喷注产生什么影响,同时也可以反推热密介质的各种性质。两种碰撞都会产生多个喷注,其中最简单的多喷注就是双喷注。通过实验分析可以得出,p-p碰撞产生的双喷注趋于对称分布,即大部分双喷注接近背靠背并且横动量大小相等,而在A-A碰撞中双喷注的对称分布被削弱,即出现横动量反对称增强现象。因此,本文围绕高能重离子碰撞中喷注淬火现象开展双喷注横动量反对称增强效应研究。通过微扰量子色动力学(Perturbative QCD,简称pQCD)可以计算出p-p碰撞中的2→ n过程。由于共线发散和软胶子发散,按强耦合常数αs高阶展开的微分散射截面在双喷注趋于背靠背附近时都会出现大对数项ln2pT2/q⊥2,从而导致双喷注方位角分布的微分散射截面出现发散。为消除发散,我们利用Sudakov重求和理论将所有微扰展开项中的大对数[αsln2pT2/q⊥2]k重求和,从而得到在背靠背附近的有限项。结合pQCD远离背靠背的计算结果可以得到与实验基本符合的双喷注分布。我们采用(3+1)维理想流体力学模型描述相对论重离子碰撞中热密物质演化,可以得出热密物质中不同位置温度随时间的变化。高扭度(Higher-Twist,简称HT)能量损失模型通过计算部分子与热密物质相互作用后辐射胶子,给出喷注损失的能量。通过该模型我们计算了不同横动量的高能喷注在穿越不同温度热密物质时单位路程的能量损失值。考虑不同喷注在穿越热密介质前后的对应关系,我们把pQCD理论和Sudakov重求和理论关于双喷注方位角分布的不同贡献结合起来,计算和比较了高能A-A碰撞和p-p碰撞中高能双喷注的横动量反对称分布,分析了喷注淬火效应。我们的数值结果定性符合实验数据,并且得出如下两个重要结论:第一,由于相对论重离子碰撞中双喷注在穿越热密物质时损失能量,导致双喷注横动量反对称增强效应;第二,高能喷注穿越热密物质时,喷注横动量越大,损失的能量越大,但能量损失份额越小,这导致双喷注横动量反对称增强效应越弱。该研究丰富了夸克胶子等离子体硬探针信号的认识,对高能重离子碰撞喷注淬火效应的研究有一定推动作用。
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