高能重离子碰撞的强子层析研究

探索夸克胶子等离子体（QGP）新物质的形成和性质的研究是高能重离子碰撞物理的热点问题之一。硬过程产生的大横动量的部分子喷注，穿出QGP介质时，会遭遇介质粒子的多重散射，诱发辐射胶子，从而损失能量，即发生喷注淬火现象。由于能量损失与介质的性质有关，淬火后的喷注碎裂的强子能够反映介质物质的性质，因此，高能重离子碰撞的强子层析（Tomography）研究是探索夸克胶子等离子体的形成和性质的重要手段。本项目将基于次领头阶微扰量子色动力学的部分子模型，在申请人以往关于相对论性重离子对撞机（RHIC）实验能级的喷注淬火现象研究的基础上，理论分析当前大型强子对撞机（LHC）能级的铅核-铅核碰撞产生的大横动量的单部分子喷注、双部分子喷注和光子标记的部分子喷注，以及它们分别碎裂而成的单强子谱、双强子和光子标记的强子谱；利用这些实验上可测量的强子谱及其压低，对QGP进行层析研究，并分析其流体力学演化性质。

美国布鲁海汶的相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）关于高能重离子碰撞的实验产生了大量实验数据，使得人们关于高能重离子碰撞中产生的夸克胶子等离子体（QGP）的研究能够越来越深入。其中喷注淬火或强子层析研究逐渐成为分析QGP的形成和性质的重要手段。本项目主要在以下四个方面围绕喷注淬火或强子层析开展了工作。（1）研究了逐事件涨落对喷注能量损失的影响，有利于理解高能喷注对QGP的准确探测。通过对所有可能的部分子喷注能量损失情况的跟踪分析，我们回答了涨落对能量损失影响的原因，以及我们的研究和以往的相关研究的差别，给出了涨落对能量损失影响的较全面的认识。（2）基于高纽度能量损失框架，研究了RHIC和LHC能级核核对心碰撞中大横动量强子谱的压低，分析了其中的喷注淬火现象，提取了喷注输运参数，与其它四个国际理论研究小组一起推进了喷注能量损失的定量研究。（3）定量分析了喷注输运的性质，同时提取和研究了喷注输运参数和喷注平均自由程，与实验数据的比较分析表明喷注在QGP传播中遭遇多重散射。我们同时也开展了核核非对心碰撞中大横动量强子的层析研究，相关结论与核核对心碰撞中的情形一致。（4）研究了喷注在传播过程中其能量损失对温度的依赖关系。我们同时把理论计算的R_AA和v_2 与实验数据比较。 χ2 /dof的最小值表明，用温度标度后的能量损失参数仍然与温度有关。从我们提交的各种可能性，实验数据选择了“在临界温度有明显的增强”的结论，这是与其他研究不同的一个崭新视角。