高能重离子碰撞中全同粒子量子传输的干涉学分析

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高能重离子碰撞的主要目标是探寻夸克胶子等离子体(QCP),而粒子发射源的时空结构和动力学信息是分析QCP相关信号的重要前提。强度干涉学,又称Hanbury-Brown Twiss(HBT)效应,是研究粒子发射源时空性质的重要工具,同时也是检验量子色动力学(QCD)相变的一种有效方法。由于全同粒子对间的HBT干涉本质上是量子效应,而粒子发射源的膨胀、激发态粒子衰变和源内粒子的多重散射会影响HBT结果。因而,需要发展一种好的HBT技术,帮助人们更好地理解HBT结果的意义和源的演化。这也成为本文的主要任务。  首先,利用路径积分方法,通过研究两个相互干涉的全同粒子的量子传输过程,给出了包含集体流和多重散射效应的两粒子关联函数形式。由于多重散射与吸收截面有关,利用分波法,推导了两体散射的散射截面公式。考虑到7r7r和7rⅣ是零重子数密度和有限重子数密度源内的两种主要反应过程,通过拟合实验上相关的相移数据,得到了7丌和丌Ⅳ的吸收截面随质心能量的变化关系。这样就建立了一种适用于加速器多种能量范围的量子传输路径积分方法。  分析了美国交变梯度同步加速器(AGS)和相对论重离子对撞机(RHIC)能量下粒子发射漯的27r干涉学。研究了三种粒子产生模式,化学冻结产生(CFO),部分化学平衡产生(PCE)和热冻结产生(TFO)。三种模型中PCE模型更符合现实,我们也在该模型下研究了激发态粒子衰变和多重散射对HBT半径的影响。结果表明,粒子衰变使PCE模型的HBT半径大于CFO模型的半径。多重散射的效果以吸收因子的形式修改了粒子发射源的密度,限制7r介子在源的中心产生。AGS能量下,多重散射使HBT半径增大;RHIC能量下,多重散射对HBT的影响基本可以忽略。多重散射和激发态粒子衰变的联合效应使HBT半径大于化学冻结的HBT半径,而小于热冻结的HBT半径。  使用量子传输的方法,研究了兰州重离子加速器冷却储存环(CSR)能量下,源内多重散射、激发态粒子衰变和集体流对2-n-干涉学的影响。研究结果表明,对于演化源,CFO模型和PCE模型的HBT半径小于TFO模型的HBT半径;CFO模型的HBT寿命比PCE模型和TFO模型的HBT寿命短。粒子衰变使HBT半径和寿命增大,而源的膨胀使HBT半径减小。多重散射对HBT结果的影响在CSR能量上可以忽略。  最后,由于德国反质子、离子碰撞研究设备(FAIR)上的重离子碰撞可能会产生高重子数密度的QGP,并且人们预言在该能量上将会有QCP到强子相的一级相变发生。因此,本文分析了FAIR能量的2K和27r干涉学,研究表明,丌和K介子的HBT半径随初始能量密度的增加而增加。粒子衰变和多重散射使7r介子的HBT半径大于对应的K介子的HBT半径。7r和K介子发射源的HBT寿命对初始能量密度很敏感,当初始能量度密度调到系统的软点(QGP相与混合相的临界能量密度)时,它们的HBT寿命会明显增加。我们的模型计算显示,7r和K这种明显延长的HBT寿命将能在FAIR上104GeV到30AGeV的入射能量范围内同时观测到。
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