RHIC能区椭圆流的模拟分析

论文摘要

高能重离子碰撞的主要目标之一是产生并研究高温高压核物质的性质。RHIC(Relativistic Heavy Ion Collider)实验最重要的发现之一是实验上产生了强耦合的夸克胶子等离子体(QGP),与理想流体动力学模型预言相一致的大的椭圆流值以及椭圆流的组分夸克数标度是支持这一结论的重要依据。椭圆流对系统的初始几何形状、态方程以及耗散性质等都很敏感,是人们获得碰撞系统早期性质的重要物理量。AMPT(a multiphase transport)模型自洽地包含了碰撞系统早期产生的夸克物质的非平衡以及耗散性质,能够很好地描写RHIC实验上产生的椭圆流数据。本文主要利用AMPT模型研究RHIC能区的椭圆流,获得对系统早期性质的认识。研究了夸克物质整体、冻出夸克以及活动夸克的积分椭圆流随时间的演化。与夸克物质整体以及活动夸克的积分椭圆流随时间增加而逐渐增大的结果有所不同,冻出夸克的积分椭圆流随时间表现出先减小后上升的特征。通过研究冻出夸克不同时刻在横平面的坐标分布以及平均速度分布,说明冻出夸克的积分椭圆流早期随时间的减小与夸克在早期的出射方式主要是表面发射有关。通过对早期发射的夸克以及碰撞次数少的夸克的微分椭圆流的研究,发现表面发射对末态夸克微分椭圆流在大横动量区的饱和有重要的贡献。对固定碰撞参数不同碰撞截面的碰撞系统中冻出夸克的积分椭圆流与微分椭圆流的研究表明,随着夸克碰撞截面的增加,表面发射对早期冻出夸克的积分椭圆流与微分椭圆流的贡献会逐渐达到饱和。在本文所研究的条件下,相对于早期冻出的夸克,晚期冻出夸克的积分椭圆流与微分椭圆流随碰撞截面仍有较大的提升。研究了夸克多重数随冻出时间的变化,虽然受表面发射影响的夸克数目随碰撞截面的增加逐渐减少,但对RHIC能区的条件,表面发射仍然很重要。研究了夸克组合过程中强子的椭圆流与夸克椭圆流的关系。研究表明,夸克的相空间关联与强子内部维格纳函数是夸克组合模型中的重要因素。研究了夸克的自由传播产生的夸克相空间关联对组合产生的强子椭圆流的影响。理论与数值计算研究发现,即使夸克物质本身没有椭圆流,由于夸克相空间关联的存在,强子也能够在夸克组合过程中获得椭圆流。组合产生的强子椭圆流对夸克的相空间关联以及强子尺度大小都很敏感。在AMPT中实现了夸克的自由传播,对模型数据的研究证实了理论与数值计算研究的结论,即在夸克没有椭圆流的情况下,强子在组合过程中也能够获得椭圆流。在本文研究的条件下,完全由组合产生的强子椭圆流将近是RHIC条件碰撞截面为10mb情况的30%。研究了椭圆流与初始坐标空间非对称性的比值与碰撞系统非平衡性的关系。碰撞参数相同碰撞截面不同的AMPT模型数据可以由文献中的公式得到很好的描述。利用文献中的公式对AMPT模型中的夸克椭圆流数据进行拟合,得到了夸克椭圆流的流体极限值,因而可以描述模型中RHIC能区椭圆流与流体极限值的偏离。研究了夸克组合与强子反应及共振衰变对RHIC能区椭圆流与流体极限值偏离程度的影响。研究发现夸克组合导致强子椭圆流与夸克椭圆流的比值随碰撞截面增加而略有减小,使得RHIC能区椭圆流在强子层次上与流体极限值偏离程度相对于夸克椭圆流有所减小。对于不同夸克碰撞截面与不同能量的碰撞体系,椭圆流随碰撞对心程变化的模型数据不能用文献中的公式得到较好的描述。如果改变文献中对Knudsen系数的计算,不同夸克碰撞截面与不同能量的碰撞体系的夸克椭圆流可以得到很好的统一描述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 椭圆流的研究现状
• 1.3 研究目的和主要工作
• 第2章 AMPT 模型数据说明
• 2.1 弦融化AMPT 模型
• 2.2 本文分析的模型数据
• 2.2.1 模型数据
• 2.2.2 对心程度的划分
• 2.2.3 椭圆流的计算
• 2.3 本章小结
• 第3章 表面发射对椭圆流的影响
• 3.1 表面发射
• 3.2 表面发射对夸克椭圆流的影响
• 3.2.1 夸克的积分椭圆流
• 3.2.2 夸克的微分椭圆流
• 3.3 早期冻出夸克的椭圆流
• 3.3.1 夸克积分椭圆流的饱和
• 3.3.2 夸克微分椭圆流的饱和
• 3.4 本章小结
• 第4章 夸克组合过程中形成的强子椭圆流
• 4.1 夸克组合模型
• 4.1.1 简单夸克组合模型
• 4.1.2 夸克的相空间关联
• 4.1.3 强子的内部结构
• 4.2 夸克组合过程对强子椭圆流影响
• 4.2.1 夸克的自由传播
• 4.2.2 介子产生的2 维夸克组合模型
• 4.2.3 重子产生的2 维夸克组合模型
• 4.3 夸克组合产生强子椭圆流过程的模拟分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统非平衡对椭圆流的影响
• 5.1 椭圆流的空间非对称性标度
• 2/ε 随碰撞截面的变化'>5.2 v₂/ε 随碰撞截面的变化
• 5.2.1 夸克椭圆流
• 5.2.2 强子椭圆流
• 2/ε 随对心程度的变化'>5.3 v₂/ε 随对心程度的变化
• 2/ε 随对心程度的变化'>5.3.1 夸克 v₂/ε 随对心程度的变化
• 2/ε 随对心程度的变化'>5.3.2 强子 v₂/ε 随对心程度的变化
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间所发表的论文
• 致谢
• 个人简历