小尺度碰撞系统中的奇异性增强现象研究

It is historically believed that the enhancement of relative yield for multi-strange particle is one of the most important proofs for the creation of Quark-Gluon Plasma (QGP) matter in relativistic heavy ion collisions. Recently, the similar strangeness enhancement effect is found to exist in the proton-proton and proton-lead collisions with small sizes in the experiments performed at the Large Hadron Collider (LHC). No solid theoretical interpretation can be made for this phenomenon at the moment. We are in the urgent need to understand if the strangeness enhancement effect observed in data can be related to the creation of QGP matter in small systems...This project plans to apply the transport model approach to the description of the small system evolution, which is expected to self-consistently treat the fluctuation features and the strange resonance evolution in small systems. This approach allows us to test the impacts of the QGP evolution and the modified string fragmentation mechanisms based on the same initial conditions. Within this analysis framework, we will be able to make systematic comparison to the LHC data for strange particle productions varying with the event multiplicity, correlation angle, jet cone size on the ground of sound quantitative calculations. The completion of this program may provide a microscopic dynamic picture to the observed strangeness enhancement effect in small collision systems and largely improve our understanding to the validity of this effect as a QGP probe. Besides, it will help us to get a better acquaintance with the formation condition of QGP matter in different collision systems.

多奇异粒子呈现出相对产额增强的现象一直被认为是夸克胶子等离子体（QGP）形成的重要的判据。近年来，在大型强子对撞机（LHC）实验中，人们发现奇异粒子产生增强现象同样存在于小尺度的质子-质子以及质子-铅核对撞系统中。目前理论上对小尺度系统中观察到的奇异性增强现象是否与QGP物质的形成存在关联说法不一。.在本研究项目中，我们计划将输运模型方法应用到小尺度碰撞系统，自洽地处理小系统中的涨落特征以及共振态奇异粒子的演化，在相同初始条件基础上比较QGP演化与弦碎裂修正机制对奇异粒子产生的影响。这一方案能够对多种奇异粒子的产额随末态多重数、关联方位角、喷注锥角范围的变化做出有效计算，实现与LHC数据的系统化比较。本项目的完成将使我们从微观机制上甄别小系统中奇异性增强现象的产生原因，深入理解QGP物质的奇异性增强判据，对进一步认识QGP物质的形成条件具有非常重要的意义。

理解夸克胶子等离子体物质的产生条件、演化特性，是高能核物理研究领域的重要目标。近年来在小尺度碰撞系统发现的类似于QGP形成的实验现象，引起人们关于小系统中是否能产生QGP物质的广泛讨论。本项目的核心内容是以奇异产生增强现象为切入点，借助输运模型方法，去理解在高能粒子碰撞过程中产生的小尺度系统里面出现类集体运动行为的原因，并分析在小系统中是否形成了QGP物质。在本青年基金项目的支持下，我们对现有的输运模型方法进行了一系列改进，并将其应用在小系统的类QGP现象研究工作中，取得了一系列成果。（1）改进发展了多相输运模型AMPT，引入了基于PYTHIA8的初始条件，并考虑了原子核局域厚度和亚核子层次空间涨落的性质，发现核子次级结构的空间涨落效应对于正确理解小系统碰撞中出现的集体流现象具有重要的意义。（2）研究了改进的弦碎裂模型对于奇异性增强现象的系统尺寸依赖性，并通过喷注手段对不同弦碎裂修正效应在奇异性增强现象上的差异进行了系统化的约束。（3）利用CGC理论的初态关联效应和基于强子级联的输运模型研究了高能电子-重离子对撞中可能的集体流效应，发现CGC理论预言的初态关联作用能够很好地描述超边缘核核碰撞中观测到的类实光子-原子核碰撞中产生的椭圆流大小，并对未来电子-离子对撞机上可能观测到的集体流信号做出了预言。（4）通过在输运模型中引入新的部分子分布函数以及核修正因子，合理考虑了重味粒子的产生机制，极大改善了AMPT模型对重味粒子分布的描述。这些研究成果拓展了传统多相输运模型的适用范围，加深了我们对于小系统中出现的奇异性增强现象的认识，为系统化研究小系统中的集体运动行为提供了必要的理论基础，对进一步理解QGP物质的形成条件与演化性质有积极的推动作用。