LHC能区重核作用中次领头阶色玻璃凝聚初态效应及其在强子产生中的应用研究

We will use Next-to-Leading Order(NLO) color glass condensate theory to establish analytic NLO dipole-nucleus scattering amplitude, and study hadron multiplicity distribution and suppression effect in high energy heavy nuclear reactions at LHC energies.We will analyse the physical reasons which lead to suppress the charged hadrdon production in hadron-nucleaus collisions,distinguish the principle physical mechnisms in proton-nucleaus collisions, and investigate initial state effect in high energy nucleus-nuclues collsions. These studies will be useful to understand the final state effect in high energy nucleus-nucleus collisions, and provide initial condition for the evolution of Quark Gluon Plasma.We will extend pomeron loop effect model from low energies to LHC energies, and use it to study hadron production in nuclear collisions, which can use to search the evidence of existence of the pomeron loop effect at LHC energies. The values of the center of mass energy and rapidity will be computed in the critical point of the pomeron loop effect. The effective of color glass condensate theory will be tested in this study. In addition, we will introduce the fragmentation function into the transverse momentum factorization formulism of particle production, and establish the color glass condensate hadron production model included medium-modified fragmentation function. We will describe the new physical phenomenology just appearing at LHC energies, which the multiplicities in hadron-hadron and nucleus-nucleus collisons have a different energy power-law behaviour.

采用次领头阶色玻璃凝聚理论建立解析的次领头阶偶极子-核散射振幅，研究LHC能区高能重核作用中强子多重数分布及其压低效应；分析导致质子-核碰撞中带电强子产额压低的物理原因；甄别质子-核碰撞过程中的主导物理机制；研究高能核-核碰撞中初态效应，为认识高能核-核碰撞中末态效应提供理论准备和为夸克胶子等离子体演化提供初始条件。我们将推广低能区包含坡密子圈效应的CGC模型到LHC能区，研究高能重核碰撞中强子产生；寻找坡密子圈效应存在的证据；计算坡密子圈效应的临界质心系能量和快度值；检验色玻璃凝聚理论的有效性。此外，我们将在横动量因子化定理计算粒子产生模型中引入碎裂函数修正，建立包含介质修正部分子碎裂函数的色玻璃凝聚粒子产生模型，解释LHC能区最新观测到的质子-质子和核-核碰撞中带电强子多重数对能量具有不同的幂律依赖关系的新物理现象。

基于次领头阶色玻璃凝聚模型，分析了高能电子-质子散射中产生的小x新联合实验数据，确定了模型参数。研究发现从色玻璃理论出发推导的解析质子结构函数与新联合实验数据中的质子结构函数很好的相吻合。把该模型从HERA推广到LHC能区，描述质心系能量7 TeV pp和AA碰撞末态强子多重数分布。研究结果发表在CHIN. PHYS. LETT. 31(2014)032501。 我们在衍射深度非弹性散射过程中同时考虑了次领头阶的跑动耦合常数效应和坡密子圈效应，分析哪一个效应占主导作用，并把该比较结果直接应用于LHC能区，用末态pA碰撞多重数分布检验分析结果。研究成果发表在CHIN. PHYS. LETT.33(2016)082501。.我们的研究在Mueller色偶极模型的基础上，采用Mellin变换把GBW模型从r空间变换到k空间, 我们得到含有重夸克贡献的解析质子结构函数。把解析截面与实验数据进行比较，得到饱和动量的参数值，该值对计算LHC能区pA和AA碰撞的末态强子多重数起至关重要的作用。该论文刊登在Eur. Phys. J. A 51 (2015)159。以次领头阶色玻璃凝聚模型为初始条件，用流体动力学模型，我们计算了质子-质子碰撞中产生的椭圆流，我们的模型计算结果与实验数据很好的相一致，由此表明理论预言质子-质子反应中可能存在夸克胶子等离子体。该研究成果打破了之前理论上无法预言质子-质子碰撞中存在夸克胶子等离子体的局限性。我们的研究开创了理论上研究高能质子-质子反应中存在夸克胶子等离子体的先河。该研究成果发表在Eur. Phys. J. C 76 (2016)408。.为了进一步了解色玻璃凝聚物理中的次领头阶效应，我们对衍射过程中可能存在的坡密子圈效应效应进行了研究。我们利用了统计物理与QCD之间的关系，把胶子上涨落效应用高斯分布进行描述，得到一个更接近于真实物理的散射振幅。同时，在研究过程中我们还考虑到了非微扰的碰撞参数依赖关系。我们研究发现碰撞参数效应极大的被胶子数涨落效应压低。该研究成果发表在Modern Physics Letters A 31（2016）1650186。