重离子碰撞中状态方程和旁观子对椭圆流影响的模型研究

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在自然界中,夸克和胶子因为强相互作用被禁闭在强子中,只有当达到高温高密的极端条件时,强子才会解禁闭,形成新的物质形态——夸克-胶子等离子体(QGP)。量子色动力学(QCD)被认为是描述物质强相互作用的基本理论,而强相互作用描述的核物质的相结构我们可以用二维的QCD相图来表示。格点QCD的计算表明,当重子化学势为零时,从强子物质到QGP的相变是平滑穿越,而当重子化学势很大时,发生的相变是一阶相变。因此,平滑穿越和一阶相变的边界必然存在一个过渡点,这个点就是QCD相变临界点。在当前相对论重离子碰撞中,人们最大的兴趣之一就是确定这个临界点的位置,探究QCD相图的结构。  在相对论重离子碰撞实验中,为了了解碰撞早期产生物质的性质,我们需要借助末态粒子的动力学信息来构造一些可观测量。椭圆流(v2)描述了动量空间末态粒子方位角分布的各向异性,对碰撞早期演化状态比较敏感,是研究QCD相图结构的重要观测量之一。如果相变是一阶相变,系统压强在相变发生时几乎不变,压强与能量密度的比值p/e会逐渐减小,直到达到一个最小值,这个过程被称为状态方程(EOS)的软化。因此,在相对论重离子碰撞中,研究状态方程对椭圆流的影响对于我们确定QCD临界点也有着十分重要的意义。  本文利用一个微观输运模型JAM,系统地研究了3.29GeV≤√sNN≤7GeV的Au+Au碰撞中椭圆流的各种特征,包括v2的中心度依赖、快度依赖、横动量依赖和能量依赖。我们重点探究了状态方程、弱衰变、强子散射以及旁观子对椭圆流的影响。在JAM模型中,我们通过分别施加平均场和吸引轨道效应,来模拟状态方程两种不同的影响。当我们加入平均场势时,系统的压强变大,状态方程会变硬,导致椭圆流减小。然而,当我们对两体散射选择吸引轨道时,系统压强变小,状态方程会软化,使得椭圆流增加。随着碰撞能量的增加,平均场和状态方程软化对椭圆流的影响会变小。这表明椭圆流对状态方程高度敏感,在高重子密度区域内v2的增加也许可以作为一阶相变的信号。另一方面,我们发现弱衰变对椭圆流没有明显影响,强子散射会增加椭圆流,旁观子的挤压效应会压制椭圆流,而且旁观子的作用随着碰撞能量的增加会变小。值得注意的是,在施加平均场势的情况下,旁观子对椭圆流的影响会增强,也就是说平均场会增加旁观子的挤压效应。
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