相对论重离子碰撞中类光生胶子辐射导致的光子产生

Since photons do not participate in the strong interaction directly, the photon is considered to be a good probe for the investigation of the properties of the relativistic heavy-ion collisions. The photoproduction processes play a fundamental role in the ep deep inelastic scattering. However, the contribution of the photoproduction becomes weak in the hadron collisions due to the higher order QED coupling parameter. We extend the photoproduction to the mechanism of gluon radiation in relativistic heavy-ion collisions. Partons of the incident nucleon also can emit high energy gluon. The high energy gluon emitted from the parton of the incident nucleon interacts with the parton of another incident nucleon by the Compton scattering. The glueproduction have a same order with the fragmentation photon production, the glueproducion may modify the conventional photon spectra and provide a new candidate of photon sources.

由于光子不参与强相互作用，所以研究光子探针成为了探测相对论重离子碰撞各阶段物理特性的重要手段。此外，光生过程在电子-质子深度非弹性散射过程中起着主导作用，该机制为探测部分子分布提供了非常重要的理论依据。然而，由于光生过程包含有高阶QED电磁耦合因子，压低了其在强子碰撞中的贡献。本项目将通过类比的方法，提出一种新的类似光生过程的胶子辐射机制。在高能重离子碰撞过程中，初态入射夸克、胶子部分子在色电磁场环境中，分别通过夸克-胶子劈裂、三胶子劈裂等方式辐射出一个高能胶子，该胶子又与对向碰撞的初态入射部分子通过康普顿散射产生末态大横动量光子。这一光子产生过程与传统的末态部分子碎裂光子过程处于同一耦合因子量级，将会对相对论重离子碰撞产生的大横动量光子谱进行修正，能更好地解释相对论重离子碰撞产生的直接光子数据，为相对论重离子碰撞的冷组分光子源提供一个新的候选者。

相对论重离子碰撞能够产生色解禁的夸克-胶子等离子体，带有色荷的部分子有可能在色电磁环境中辐射出胶子。由于光子不参与强相互作用，光子成为了研究相对论重离子碰撞中各种物理机制的重要探针之一。光生过程在电子-质子、电子-电子相互作用中起到了十分重要的作用，本项目通过类比光生过程，提出了类光生胶子辐射过程的概念，研究在高能重离子碰撞中，部分子由于色轫致辐射机制而辐射出一个具有高转移动量的胶子，对向碰撞的部分子通过与该胶子发生相互作用而产生末态粒子。我们推导得到了类光生胶子辐射产生的大横动量光子微分截面公式和胶子辐射谱函数公式，发现初态胶子部分子由于色玻璃态凝聚和胶子饱和等因素的影响，很难在相对论重离子碰撞中辐射出胶子，仅有初始夸克部分子会辐射出高能胶子场。我们将类光生胶子辐射的计算结果联合传统的冷组份和热组份光子产生，与RHIC Au+Au 200A GeV和LHC Pb+Pb 2.76A TeV碰撞的光子实验数据进行了比较，总光子谱能与实验数据较好地吻合，验证了类光生胶子辐射过程的合理性，为相对论重离子碰撞中的大横动量光子产生提供了一种可能的机制。