基于CGC理论研究pp碰撞中的两胶子方位角关联

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在标准模型中,质子是由夸克和胶子组成,这些夸克和胶子又称为带有颜色的部分子,描述它们之间相互作用的规范理论是量子色动力学(Quantum Chromodynamic,简称QCD)。质子内部的部分子密度会随着能量的增加或者Bjorken x的减小而发生改变,尤其是胶子密度会随着能量的增加而迅速增加,同时胶子的合并效应会阻止胶子密度的增加,则单位相空间中的胶子表现为短时有序,长时无序,形成一种全新的物质形态,称这种全新的物态为色玻璃凝聚态(Color Glass Condensate-CGC),描述这种物态的理论称为CGC有效场论(effective field theory-EFT)。由胶子饱和所带来的非线性效应非常重要,CGC有效场论可以对高能碰撞初态的粒子的非线性效应做统一的描述。  相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider-RHIC)和大型强子对撞机(Larger Hardon Collider-LHC)测量的pp,pA和AA两粒子关联的实验结果发现,快度方向上长程关联和方位角方向上near-side(△φ=0)和away-side(△φ=π)的方位角关联出现Ridge结构。这种长程关联是不是来自于高能碰撞初态的色玻璃凝聚体(CGC)效应?这对理解粒子产生机制和相关动力学机制有很大作用。理论上,对于小x物理过程中的胶子饱和这种非线性效应,CGC EFT可以来描述。在大x处为色源胶子,小x处为规范场Aμ,尤其固定初始标度为x0的色源对应的规范场Aμ是通过求解经典Yang-Mills方程得到,固定初始标度为x0的规范场Aμ的动力学演化满足rcBK方程。  本论文基于CGC EFT框架下,主要研究了两胶子方位角关联,主要包含以下几个方面:  首先,研究了两胶子长程快度关联与横动量的依赖关系,结果显示:在两胶子关联中,横动量的选取与碰撞核的饱和度Qs相关。当两胶子的横动量大小p⊥~|QsA+QsB|为时对应的关联强度最大,低于或者高于饱和动量之和时,其关联强度都会减弱。  其次,研究了两胶子方位角关联,在CGC有效理论框架下,方位角在near-side和away-side对应的关联最强。在near-side(△φ=0)处的关联主要是Glasma图的贡献,away-side(△φ=π)是BFKL图的主要贡献。理论计算的结果与实验上两粒子的方位角关联一致。本论文在之后计算中只计算了Glasma过程下的两胶子关联。研究了两胶子纵向快度间隔对横向方位角关联的影响,结果显示:在长程快度区域,随着快度间隔增大,两胶子方位角关联增强。  最后,研究了两胶子方位角关联与横动量的依赖关系,结果显示:当两胶子的横动量大小为p⊥~|QsA+QsB|时对应的方位角关联强度最大,并且方位角在△φ=π/2附近出现凸起。分析了△φ=π/2附近方位角关联有凸起,是与非积分胶子分布函数选取快度、横动量有关的。
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