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大爆炸理论认为在宇宙大爆炸发生后的几十微妙内会产生一种特殊的物质状态-夸克胶子等离子体(QGP)。格点量子色动力学(Lattic QCD)预言在高温低重子数密度条件下可以产生夸克胶子等离子体。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)是目前除了LHC之外的最高能量的重离子对撞机。RHIC加速重离子束到极高能量,使其对撞产生高温高密的物质(可能是QGP),该高温高密物质演化、冻结产生大量的末态粒子。一般我们通过末态粒子的测量寻找研究可能的QGP。当高能部分子穿过高温高密的物质时会使其损失能量产生低能量的粒子,这称为喷注淬灭。喷注淬灭是QGP特征之一。与喷注淬灭现象相关的高横动量的强子测量是研究夸克胶子等离子体特性的极好途径。ρ0介子就是一个很好的探针,其衰变寿命约为1.3 fm,与相对论重离子对撞产生的高温高密物质的寿命相当。通过对质子质子(p+p)碰撞,金核金核(Au+Au)碰撞中ρ0的横动量谱、核修正因子等的测量助于理解可能产生的QGP的一些性质。
STAR合作组在过去10多年对ρ0已有相关研究,但是由于实验技术的限制,对ρ0的研究主要集中在低横动量区域。而高横动量ρ0的研究对部分子在高温高密介质中的能损机制的理解有至关重要的作用。我们利用新的重建方法,将ρ0的横动量由2GeV/c扩展到15GeV/c。我们测量了200GeV p+p碰撞中高横动量ρ0的谱,200GeVAu+Au碰撞中中心度依赖的高横动量的ρ0谱,并利用测量的ρ0谱计算了不同中心度下核修正因子(RAA)。测量的200GeV p+p碰撞中高横动量ρ0的谱可以为理论计算提供新的输入。而中心度依赖的核修正因子越中心的碰撞RAA越小,表明部分子与介质的相互作用越强。并且当pT>8GeV/c,中心度为0-12%时,尽管K0S,ρ0和π±质量不同、夸克数组成也不一样,但它们有相同的压制,即RAA(ρ0)~RAA(π±)~RAA(K0S),此压制略低于理论模型(含有喷注转换机制)计算的RAA(K0S)。这表明此模型在高横动量区域过高的估计了K0S的增强。
除了ρ0探针,双轻子也是一个研究高温高密物质强相互作用的理想探针。其一旦产生几乎不与其他物质发生强相互作用,并且在演化的各个阶段双轻子都有产生,因此利用它们可以探索系统的整个演化过程。在中不变质量区域(1.1<Mll<3.0GeV/c2),双轻子的谱与QGP的热发射和粲介子的衰变有关。在低不变质量区间(Mll<1.1GeV/c2),我们研究矢量介子在介质中的性质,理解可能的手征对称性的恢复。低、中不变质量区间内双轻子椭圆流的测量有助于理解强子气占主导及QGP占主导的介质的性质。
2010和2011年STAR探测器采集了1000M多个200GeV最小无偏(Minbias)的Au+Au碰撞的事例。覆盖2π角的飞行时间探测器(TOF)的安装使双电子椭圆流的测量成为可能。我们测量了从低不变质量区到中不变质量区域内,质量依赖的双电子的椭圆流;不同子不变质量区间内横动量依赖的双电子的椭圆流;并模拟了对应的双电子椭圆流,模拟结果与测量结果符合的很好。同时还计算了修正探测效应后的双电子积分椭圆流,发现其遵循来自强子气的双电子椭圆流的分布趋势。这些结果都将在本文中给出。