相对论重离子碰撞中共振物质的统计物理特性

论文摘要

高能重离子碰撞开辟了研究多粒子体系的新领域。研究相对论性重离子碰撞的目的是研究核物质在极端条件（高温高密）下强相互作用的性质以及探寻可能存在的夸克-胶子-等离子体（QGP）。根据已提供的AGS、SPS和RHIC三个能区的实验数据,人们已从统计理论获得了这二个能区的宏观量,也研究了这三个能区的宏观量特征。随着反应能量的增高,粒子系统温度、粒密度和能密度也随着增大,在RHIC能区,温度可达170～180MeV。一般人们把QGP的温度定义为QCD界定的温度160～200MeV,因此对强子系统的统计理论计算表明RHIC能区已接近QGP的温度条件。在寻求QGP形成的条件和了解接近QGP的程度中,统计理论起着重要的作用。 我们所用的理论模型是统计模型,系统有物质和能量的交换,采用的是统计理论下的巨正则系综。文章分四个部分,首先介绍重离子碰撞的相关理论,以及所使用模型。其次计算粒密度、能密度,净重子密度和净奇异子密度以及分析它们和化学势的关系。这一部分研究各种量之间的关系,而下两部分是对RHIC能量下的各种量进行计算。先根据RHIC实验数据用最小二乘法求参数方法找出X2的极小值和相应的最佳参数值。然后根据最佳参数值计算RHIC能量下粒子系统中各种粒子的粒密度、能密度和熵密度等。 在第二部分中,计算结果表明重子化学势μB和奇异子化学势μS是净重子密度的单调变化函数。重子化学势比奇异子化学势大,在低端它们都一致趋于零。对总粒子密度和能量密度两个重要量作了计算,结果显示它们和净重子密度基本上是线性关系。估算总粒子密度相对于正常粒子密度的比值,结果为在RHIC区达到5～8,SPS能区达到3～6。另外,得到的计算结果是,在AGS能量下粒子系统主要由重子组成,而RHIC能量以上主要由介子组成,SPS能区则由重子和介子混合组成,其中K介子及∧、∑等奇异粒了是重要组分。 在最后两部分对RHIC能量的研究中,获得中心快度温度为160MeV,重子化学势为22MeV,奇异子化学势为4.8MeV,另外获得净重子密度为0.0083/fm3。这个温度与在SPS能量下获得的温度相近,而和原先预测的RHIC能量下的结果（170MeV以上）相差比较远,因此需要进一步研究。我们计算获得在RHIC反应中心快度区粒子密度

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 物理问题和统计模型
• 2.1 物理过程
• 2.2 重离子碰撞实验
• 2.3 统计模型公式
• 2.4 理论研究方法
• 第三章 体系各种密度计算和相互关系
• 3.1 粒子密度和能量密度
• 3.2 净重子密度和净奇异子密度
• 第四章 RHIC实验数据拟合和结果
• 4.1 最小二乘法
• 4.2 RHIC实验数据拟合及结果
• 第五章 总结
• 第六章 高能重离子碰撞展望
• 参考文献
• 致谢