LHC能区铅-铅碰撞中强子化及其关联的唯象理论研究

The partilce production in high energy heavy ion collisions is one of the subjects of particular current interest in nuclear physics. Based on the scientific project of LHC, we expect a large quantity of data reveal the properties of hot and dense medium created in Pb-Pb collisions in the next few years. We propose to study such properties in the intermediate region between the hydrodynamical region at low transverse momentum and the perturbative region at high transverse momentum. Hadronization based on quark recombination is the most suitable approach for that region. Our emphasis will be on the spectra of identified hadrons and their correlations, which are listed as follows: (1) The properties of the dense medium created at LHC; (2) The production mechanism of ridge and its distribution in the low transverse momentum at RHIC, then extend to LHC; (3) With careful considerations on the azimuthal dependence of momentum degradation, we'll study the particle production in non-central Pb-Pb collisions, including nuclear modification factor, anisotropic collective flow, two-partical correlation at high collision energies with quark recombination model; (4) With the exprimental data from RHIC and LHC to investigate the scaling behavior of final particle distribution. We hope to understand better about the evolution of colliding system and improve the quark reombination model by the above works.

粒子产生是高能重离子碰撞领域的重要研究方向之一。不同于低横动量区的流体力学和高能量区的微扰理论，夸克重组合模型是中间横动量区粒子产生最可行的方法。基于以上考虑，本项目将利用重组合模型讨论LHC能区核-核碰撞中可识别粒子的产生及其关联，具体内容包括以下几个方面：（1）LHC能区产生的热密介质的性质；（2）RHIC能区低横动量区的ridge产生机制及分布，并推广至LHC能区；（3）利用夸克重组合唯象模型，在仔细考虑半硬部分子能量损失对轴向角的依赖基础上，研究铅-铅（Pb-Pb）非中心碰撞中的粒子产生，讨论核修正因子、集体流和两粒子关联等物理观测量；（4）讨论LHC能区末态粒子谱的标度行为，并与RHIC能区的结果相比较。我们希望通过这些工作了解更多关于高能碰撞系统的演化信息，进一步发展和完善夸克重组合模型。

高能重离子碰撞的主要任务之一就是寻找夸克胶子等离子体(QGP)，其性质由量子色动力学描述。实验上还没有观测到退禁闭的夸克，但我们可以利用末态观测量研究QGP的性质。末态粒子产生是高能重离子碰撞领域的重要研究方向之一。不同于低横动量区的流体力学和高能量区的微扰理论,夸克重组合模型是中间横动量区粒子产生最可行的方法。本项目利用重组合模型完成了以下几个工作: (1) 夸克重组合模型中的簇射部分子主要来源与minijet，而minijet由半硬或硬散射产生。在非对心碰撞中，碰撞区域不是球对称的，半硬部分子能量损失与路径有关，换而言之，半硬部分子的能量损失依赖于轴向角的依赖。基于此考虑，我们讨论了铅-铅(Au-Au)非中心碰撞中的pion介子，kaon和质子的产生；(2) 相对于 RHIC,在 LHC能区核-核碰撞中,产生的核介质会更热更密,这样当半硬部分子穿越热密介质的时候会损失更多的能量，所以在 TeV 能区会产生更多的minijet,使得来源于 minijet的簇射部分子密度会比 RHIC 能区高的多, 这会导致热部分子和簇射部分子组合(TS，TTS, TSS)即使在低横动量区域也有很大的贡献；(3) 有别于流体力学理论，RHIC 能区低横 动量区的 ridge 形成可以用minijet效应来解释，minijet可以解释粒子的轴向异性；(4)用Tsallis分布讨论p+p和核－核碰撞系统在不同质心能量的末态粒子分布，发现Tsallis分布具有很好普适性，除了Pb-Pb碰撞系统，我们采用了Fokker-Planck方程的稳态解形式; (5)利用多相疏运模型(AMPT)产生质子，中子和Lambda在六维相空间的分布，在利用重组合模型以及Wigner函数讨论了Pb-Pb碰撞(反)轻核的横动量谱，椭圆流以及重组合参数。虽然我们的结果可以定性的描述实验结果，但定量并不好，这是由于AMPT中对重子的产生并不好 。通过这些工作我们了解更多关于高能碰撞系统的演化信息以及末态粒子的产生, 可以进一步发展和完善我们的唯象模型。