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兰州CSR能区XeXe碰撞集体行为研究

作　者: 谢菲
导　师: 刘峰
学　校: 华中师范大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 兰州CSR 129Xe核密度演化集体行为直接流椭圆流强子谱
分类号: O572.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 20次
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内容摘要

格点QCD预言了在相图的温度轴上,有着平滑过度的手征对称破缺和夸克解禁闭相变发生。同时很多模型也预测在高密区域,这个相变会转变为一级相变。得到绘制相图需要的这些具体信息,是高能碰撞实验的最重要的目标之一。在世界各国有众多的高能实验正在运行当中,包括RHIC, BNL, CERN的SPS, GSI的FAIR等,一个重要的任务就是确定临界点和相变界。除了在高温低密区域探索相变信息外,相图的低温高密部分有着更加丰富的核物质形态,在中低能的重离子碰撞实验中才能得到。兰州重离子加速器冷却储存环是我国重大科学工程项目。通过近几年的改装和发展,已经具备了中低能重离子加速和碰撞的实验条件。可以加速Cu、Xe、Au和U等核,并得到500MeV/u到1000MeV/u的束流能量,自主制造了多种粒子探测器得到带电粒子、中子和光子等末态数据。目前加速器还在调试当中,在不久的将来就能得到有效数据。在这个能区下,CSR将为奇异核、高密物质中的部分子、核状态方程、集体行为、手征对称破缺恢复等研究课题做出重要贡献。氙核129Xe是兰州CSR调试计划中的一种可加速的核,通过相对论运输模型ART1.0模拟XeXe碰撞实验,本文研究了在CSR能区Xe核碰撞的可行性、结果预测以及实验方向指导。Xe核是一种球形核,半径大约为5.7fm。在碰撞过程中,局域可产生高达2.5ρ0的重子密度。并且模拟结果表明,最大重子密度的值与核尺寸关系不明显,只是维持的时间长短与核尺寸有单调递增关系。最大密度的值与碰撞能量有关。所以Xe虽然尺寸较小,但不妨碍我们利用其对高密物质的研究。在高能重离子碰撞中,随着大量的新粒子产生会出现多粒子的关联,也就是集体行为。无论在低能还是相对论高能实验中,都已经发现了产生粒子的关联发射,被称为“流”(flow)。可以理解为对集体膨胀的形象描述,在高能核物理中,集体流不仅能够反映早期的碰撞信息,还能反映出碰撞系统的热化程度。研究表明而在CSR能区,直接流和椭圆流的能量扫描曲线都会达到一个峰值,反映了较强的集体行为和丰富的动力学信息。高密物质的状态方程随着密度大小不同有不同分类,为了找出用于判断状态方程的物理量,我们研究了集体流与它的关系,发现直接流的大小对状态方程非常敏感,是一个可行的观测量。各向异性流对中心度的依赖很强。对心碰撞由于完全对称,各向异性流都为零。随着碰撞参数b的增加,系统的在横平面上的不对称性逐渐增加,导致集体流的增强。但在边缘碰撞中,由于参与碰撞的粒子太少,集体效应也很弱。对于同一种核在半中心事件的某个特定碰撞参数下,直接流能达到最大值。若是不同尺寸的核,在对碰撞参数归一化后,也能让最大值统一在相对中心度约为0.2的地方。在碰撞发生的过程中,高密物质中有可能会出现局部热化。用玻尔兹曼分布拟合横质量谱,可以得到热化温度参数,反映热化程度。模拟表明,热化温度在中心事件中比边缘事件高,随着入射能量增大而升高。介子п受入射能量的影响没有核子大。在中心碰撞500MeV/u事件中热化温度约为38MeV。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
1.引言  8-11
2.高能重离子碰撞实验装置和模型介绍  11-19
  2.1 高能重离子碰撞简介  11-13
  2.2 兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)  13-16
  2.3 蒙特卡罗方法和ART模型简介  16-19
    2.3.1 蒙特卡罗模拟方法(Monte Carlo)简介  16-17
    2.3.2 ART1.0(A Relativistic Transport)模型简介  17-19
3.基本物理量介绍  19-27
  3.1 高能重离子碰撞过程图像及模型参数  19-24
  3.2 集体流和横质量谱  24-27
    3.2.1 集体流简介  24-26
    3.2.2 横质量谱简介  26-27
4.实验模拟结果  27-39
  4.1 事件中心度选择  27-28
  4.2 中心区域密度时间演化  28-30
  4.3 集体流行为  30-35
    4.3.1 直接流与状态方程  31-32
    4.3.2 集体流与碰撞能量  32-34
    4.3.3 直接流与系统尺寸  34-35
  4.4 横质量谱  35-39
5.总结与展望  39-40
参考文献  40-42
在校期间发表的论文、科研成果等  42-43
致谢  43-45

兰州CSR能区XeXe碰撞集体行为研究

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