發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 15:48

　　 在粒子物理與原子核物理中,最重要的研究方面之一是高能粒子-粒子、粒子-核和核-核碰撞(AA)過程。早在1970年代,李政道等人就預(yù)言,在相對(duì)論性重離子(或AA)碰撞中存在一種新的、非常熱密的物質(zhì)態(tài),稱為夸克-膠子等離子體(QGP)。相對(duì)論性重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)和大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)的成功運(yùn)行,為人們研究QGP和末態(tài)產(chǎn)物的性質(zhì)提供了機(jī)會(huì)。進(jìn)而,RHIC上的STAR合作組實(shí)施了束流能量掃描(BES)計(jì)劃,旨在尋找預(yù)期可能存在的臨界能量。在臨界能量,預(yù)期會(huì)在高能AA碰撞中發(fā)生從強(qiáng)子物質(zhì)到QGP的相變,而其中粒子的橫動(dòng)量(pT)譜是一個(gè)可測(cè)量的重要的量。對(duì)粒子pT譜的研究,至少能為提取反應(yīng)系統(tǒng)的有效溫度(reff)、初態(tài)溫度(Ti)、動(dòng)力學(xué)凍結(jié)溫度(T0)、動(dòng)力學(xué)凍結(jié)體積(V)及末態(tài)粒子的橫向流速(βT)提供一些有用的信息。通過詳細(xì)研究反應(yīng)系統(tǒng)的溫度和末態(tài)粒子的橫向流速,可以理解反應(yīng)系統(tǒng)的橫向激發(fā)和動(dòng)力學(xué)膨脹的特征。而溫度主要與軟激發(fā)過程有關(guān),它有助于人們更好地理解高能區(qū)反應(yīng)系統(tǒng)的激發(fā)程度。在高能碰撞中,人們引入和使用了各種版本的流體力學(xué)模型和熱與統(tǒng)計(jì)模型。其中,流體力學(xué)模型主要描述系統(tǒng)演化,較多關(guān)注大量粒子產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)行為;而熱與統(tǒng)計(jì)模型主要描述產(chǎn)生粒子的性質(zhì),較多關(guān)注末態(tài)粒子的集體或整體統(tǒng)計(jì)行為。這些模型都部分地描述了碰撞過程及其產(chǎn)物,可以互為補(bǔ)充。這篇學(xué)位論文研究了產(chǎn)生于RHIC和LHC能區(qū)不同碰撞系統(tǒng)中的不同末態(tài)粒子的pT譜,應(yīng)用基于Boltzmann-Gibbs統(tǒng)計(jì)的沖擊波模型、Hagedorn熱模型和標(biāo)準(zhǔn)分布,從粒子的pT譜中提取出了Teff、Ti、To、V和ββT。本文主要包含三方面內(nèi)容,且都是關(guān)于粒子譜分析和參數(shù)提取的。首先,用基于Boltzmann-Gibbs統(tǒng)計(jì)的沖擊波模型,對(duì)RHIC能區(qū)((?)=200 GeV)金-金(Au-Au)、氘-金(d-Au)和質(zhì)子-質(zhì)子(pp)碰撞中,及LHC能區(qū)((?)=2.76TeV和(?)=5.02 TeV)鉛-鉛(Pb-Pb)、質(zhì)子-鉛(p-Pb,和pp碰撞中,產(chǎn)生于中快度區(qū)的不同種類粒子的PT譜進(jìn)行了一致的和近似的描述,得到了T0和ββT對(duì)中心度和靜止質(zhì)量的依賴關(guān)系。結(jié)果表明,在中心碰撞中,:T0和βT比在邊緣碰撞中的大;T0是質(zhì)量依賴的,揭示出了多動(dòng)力學(xué)凍結(jié)圖像。從200 GeV Au-Au及2.76 TeV Pb-Pb不同中心度碰撞中產(chǎn)生的帶電粒子(π-、K-和反質(zhì)子)的PT譜中,提取出了T0、βT、平均pT(PT)和Ti(Ti=(?)(?)),結(jié)果表明,它們隨著中心度的增大而增大。還分析了 BES能區(qū)產(chǎn)生的π+、K+和p的pT譜,觀測(cè)到了 T0、βT、PT和Ti隨著能量和中心度的增大而增大的趨勢(shì)。其次,用多組分的Hagedorn熱模型和標(biāo)準(zhǔn)分布分析了 Au-Au、d-Au、Pb-Pb和p-Pb碰撞中產(chǎn)生的帶電粒子(π+、K+和和p或π++π-、K++K-和p+反質(zhì)子)的pT譜。結(jié)果表明,從pT譜中提取出的Teff,在中心碰撞中的值大于在邊緣碰撞中的值。當(dāng)把reff和靜止質(zhì)量線性關(guān)系中的截距看成T0時(shí),得到的Ti大于Teff,Teff大于T0。并且,對(duì)幾種溫度而言,在中心碰撞中的值比得過(不小于)在邊緣碰撞中的值,在LHC能區(qū)的值比得過(不小于)在RHIC能區(qū)的值。第三,用多組分的標(biāo)準(zhǔn)分布分析了 62.4 GeV的中心和邊緣Au-Au碰撞與pp碰撞中,以及5.02 TeV的中心和邊緣Pb-Pb碰撞與pp碰撞中,產(chǎn)生的π-、K-和反質(zhì)子的PT譜。從pT譜中提取出了 Teff和V,結(jié)果表現(xiàn)出了質(zhì)量依賴的行為,重粒子凍結(jié)得更早。不同粒子發(fā)射時(shí)相應(yīng)的發(fā)射源體積不同,揭示出了質(zhì)量依賴的微分動(dòng)力學(xué)凍結(jié)圖像(多動(dòng)力學(xué)凍結(jié)圖像)。同時(shí),相同每核子能量下的邊緣AA碰撞和pp碰撞的熱力學(xué)參數(shù)近似相等。在不同中心度的200 GeV Au-Au碰撞和2.76 TeV Pb-Pb碰撞中,在從π-、K-和反質(zhì)子的pT譜中提取出Teff和V后,把Teff和靜止質(zhì)量的線性關(guān)系中的截距看成T0,把pT和平均運(yùn)動(dòng)質(zhì)量線性關(guān)系中的斜率看成βT,得到的這些量隨中心度的增大而增大,原因是PT隨中心度的增大而增大,這表明在中心碰撞中發(fā)生了更大的動(dòng)量(能量)轉(zhuǎn)移和更多的多次散射過程。
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：O572.2
【文章目錄】：
ABSTRACT
中文摘要
Chapter 1 Introdction
Chapter 2 Literature review and thermodynamic and statistical model
    2.1 Space-time evolution in relativistic heavy ion collisions
    2.2 Collision geometry and centrality
    2.3 Hydrodynamic evolution
        2.3.1 Hydrodynamic capability
        2.3.2 Radial expansion
        2.3.3 Transverse radial flow
        2.3.4 Transverse anisotropic flow
        2.3.5 Elliptical flow
        2.3.6 Freeze out
        2.3.7 Kinetic freeze out temperature
        2.3.8 Transverse momentum
    2.4 Blast-wave model with Boltzmann–Gibbs statistics
    2.5 Hagedorn thermal model
    2.6 Standard distribution
Chapter 3 Extraction of kinetic freeze out temperature and transverse flow velocity
    3.1 Extraction of kinetic freeze out temperature and transverse flow velocity
        3.1.1 Model and methods
        3.1.2 Transverse momentum spectra and discussion
        3.1.3 Multiple freeze out scenario
        3.1.4 Summary
    3.2 Extraction of various temperatures and transverse flow velocity
        3.2.1 Model and methods
        3.2.2 Comparison with experimental data and discussion
        3.2.3 Dependence of parameters on event centerality
        3.2.4 Further discussion
        3.2.5 Summary
    3.3 Extraction of different parameters at BES energies
        3.3.1 Model and methods
        3.3.2 Comparison with experimental data
        3.3.3 Parameters analysis
    3.4 Summary
Chapter 4 Extraction of various temperatures
    4.1 Extraction of various temperatures by direct and indirect method
    4.2 Model and methods
    4.3 Transverse momentum spectra and discussion
    4.4 Analysis of the extracted parameters
    4.5 Summary
Chapter 5 Temperatures and kinetic Freeze out volume
    5.1 Extraction of various parameters in different collisions
        5.1.1 Extraction of effective temperature and kinetic freeze out volume
        5.1.2 Model and methods
        5.1.3 Analysis of experimental data
        5.1.4 Analyzed parameters
        5.1.5 Summary
    5.2 Extraction of various parameters in nucleus-nucleus collisions
        5.2.1 Model and methods
        5.2.2 Analysis of experimental data
        5.2.3 Parameter analysis
        5.2.4 Summary
Chapter 6 Summary and outlook
Bibliography
Research achievements during degree study
Acknowledgements
Personal Profile

【參考文獻(xiàn)】

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1 呂明;馬余剛;張國(guó)強(qiáng);陳金輝;方德清;曹喜光;周鋮龍;何萬(wàn)冰;代智濤;劉應(yīng)都;王婷婷;;1 A GeV下Au+Au反應(yīng)中的徑向流的Blast-wave方法分析[J];核技術(shù);2014年10期

2 劉福虎;;Anisotropic emission of charged mesons and structure characteristic of emission source in heavy ion collisions at 1-2A GeV[J];Chinese Physics B;2008年03期

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1 肖凱;相對(duì)論重離子碰撞中各向異性流及其漲落和事件平面關(guān)聯(lián)的研究[D];華中師范大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2890186