质子--质子碰撞中光子标记的强子产生

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20世纪70年代李政道等著名科学家预言,在极端相对论重离子碰撞中大量的能量短时间内集聚在有限的空间内,有可能形成一种高温高密的新物质形态。这种物质是由夸克与胶子组成,并且夸克与胶子不再禁闭在强子相中,称为夸克胶子等离子体(QGP)。这一预言推动了相关科学研究的发展。众多研究证明在宇宙大爆炸的初期可能产生了夸克胶子等离子体。因此,寻找QGP产生的信号并研究其性质,对了解宇宙的形成和演化有重大意义。最近几十年,世界各地研究机构建立了众多粒子对撞机,其中具有代表性的是美国BNL的RHIC和欧洲CERN的LHC,研究极端相对论重离子碰撞夸克胶子等离子体的产生。  经过长时间的研究,科学家们提出了一些可以判定QGP产生的观测量。例如:奇异粒子产额的增加,J/ψ产额压低,集体流效应,喷注淬火效应,大横动量光子的产生等。其中,光子不带电,不与其他粒子发生强相互作用,能够很容易被探测到,并且携带了碰撞初期的相关信息,作为探针信号具有很大优点。通常人们认为,高能核核碰撞中产生QGP,而高能核子-核子碰撞不产生QGP,因此,高能核子-核子碰撞中产生的粒子的特征,可以作为参照物来区分高能核核碰撞产生的粒子的特征变化,从而理解和判断核核碰撞中QGP的产生和性质。  本文就是基于微扰QCD研究高能核子-核子碰撞中光子标记的大横动量强子的产生。我们首先在次领头阶的微扰QCD部分子模型下检查光子谱。在核子-核子碰撞中,硬散射过程光子产生分为:直接光子,即由康普顿过程或湮灭过程产生的光子,和碎裂光子,即末态部分子碎裂产生的光子。然后研究了核子-核子碰撞中RHIC/LHC能区光子标记的大横动量强子的产生。  我们的数值结果一方面表明,不同对撞能量和光子强子不同横动量的条件下,理论结果与实验值结果符合较好,证明微扰QCD的强大预言能力。另一方面理论计算表明,关于光子标记的大横动量强子的Dpp(zT)谱,NLO的结果能够描述zT>1的实验数据,而LO的计算只能给出zT<1的结果。事实上,LO情况下,用于标记的光子的横动量等于关联的喷注的初始横动量,关联的喷注碎裂的强子的横动量当然小于光子的横动量,因此LO只能描述zT<1的事件。微扰QCD关于光子标记的大横动量强子的精确描述,特别是在接近zT=1或者zT>1的区域,至少需要考虑到NLO的高阶计算。我们的研究对于校准QGP的硬探针信号的参照物有一定的促进意义。
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