相对论重离子碰撞HBT疑难的研究

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1956年在一个开创性实验中,Hanbury-Brown和Twiss利用两个光子之间的关联测量了星体的角径。当一个光子被一个探测器探测到的同时,第二个光子被另一个探测器探测到的几率表现出对这两个探测器横向距离的一种关联,其关联程度依赖于发射源的角径。由于这种关联与同时测量的两个粒子的强度有关,所以这种干涉学也被称为强度干涉学。在很多的高能核碰撞实验中,人们通过测量在能量动量空间中两个全同粒子的强度关联,而得到源的信息。这种从一个扩展源发出的全同粒子的时空或者能量动量的关联被称为Hanbury-Brown-Twiss(HBT)效应。在进入HBT模型的研究之前,本文先介绍了流体模型。上世纪50年代, Landau第一次提出了用流体模型去研究高能强子碰撞产生的强相互作用物质。因为其概念简单漂亮,流体模型在高能碰撞系统中广泛运用,并且与实验符合的非常好。文章涉及到流体模型建立的整个过程,包括核核碰撞的前期,也即流体模型建立前的情况,以及流体模型的建立,相应的初始化,状态方程和运动方程,最后是退耦合后阶段,这也标志流体的演化的结束。在这个过程中涉及的粒子分布模型,Bolzmann分布和Tsallis统计模型是我们研究的流体模型粒子分布的基础。接着我们讨论了柱坐标下单粒子横向观测,这和HBT的研究息息相关,因为这是我们所研究的HBT两粒子关联效应的基础。在这一部分,我们将展开讨论各种单粒子的横向观测量,包括横向动量谱,我们将看到单粒子的实验观测和流体模型的计算符合的非常好,甚至在60-92%边缘核核碰撞小横动量下,依然可以符合的很好。接着涉及了很多相应的横向观测量平均横行动量,横向能量等。之后我们开始进入HBT模型的讨论,本文涉及了HBT建立的推导过程,以π介子为例,从波函数出发,用经典的费曼传播子积分,来推导全同粒子波函数在探测器处的叠加效应。由推导可以得到,在完全混沌源的条件下关联函数的形式,和在完全相干源条件下的关联函数的形式,其中在完全相干源的条件下,关联函数为一,也即完全相干源条件下,探测到一个π介子的动量的几率与探测到另一个π介子的动量的几率是无关的,在两个粒子的动量分布中没有关联。然后我们在混沌源的条件下,开始讨论HBT的关联函数,本文的创新部分就是分别在Bolzmann分布和Tsallis统计分布模型下,拟合高斯分布的函数,从而相应得到源的信息,并与实验进行对比,还在两种分布下得到了关联半径和相应的HBT疑难。
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