LHC上p+Pb和Pb+Pb碰撞中强子产生关联的研究

Hadron production correlations are sensitive observables to probe the creation and properties of the Quark Gluon Plasma (QGP). Recent data at LHC exhibit a series of interesting phenomena, e.g., the quark number scaling of elliptic flows (v_2) of k_s^0 mesons and Lambda baryons exists in 5.02 TeV p+Pb collisions while it breaks down in 2.76 TeV Pb+Pb collisions where the QGP has been produced. Is there QGP created in p+Pb collisions? Why the quark number scaling of v_2 breaks down in Pb+Pb collisions? In this project, we will systematically investigate the production properties of various hadrons, focusing on yield correlations of light, strange and heavy flavor hadrons, and the quark number scaling of v_2 as well as the enhancement of the modification factor I_{AA} on the near side. This will provide further understanding of the new QGP state, the production mechanism of hadrons and the interactions of QGP and jets.

强子产生关联是探测夸克胶子等离子体（QGP）产生及其性质的敏感探针。大型强子对撞机（LHC）实验数据显示，在中小横动量（p_T）区，强子产生关联存在一些不同于RHIC实验的新现象，如k_s^0介子和Lambda重子的椭圆流（v_2）在质心系碰撞能量5.02TeV的p+Pb反应中呈现组分夸克数标度性，而在通常认为有QGP产生的2.76TeV的Pb+Pb碰撞中却出现破缺。QGP在p+Pb反应中是否已经产生？Pb+Pb碰撞中v_2破缺的物理如何理解？本项目拟结合LHC实验，系统研究p+Pb和Pb+Pb碰撞中的强子产生性质。重点考查轻强子、奇异强子和重味强子的产额关联，中等p_T区强子v_2的标度性及与双强子方位角关联相关的核修正因子I_{AA}在近端的增强现象等。深入理解QGP新物态、强子产生机制及喷注与QGP相互作用性质。

强子产生关联是揭示高能碰撞早期部分子物质性质及其强子化机制的敏感可观测量。LHC实验运行以来发现了一系列强子产生关联新现象，特别是在中小p_T区，如：5.02TeV的p+Pb反应中Ks^0介子和\Lambda^0重子的v_2呈现组分夸克数标度现象；Pb+Pb、p+Pb和p+p碰撞中\phi介子和\Omega^-重子的p_T分布呈现组分夸克数标度性等。这种强子产生的组分夸克数标度性关联通常是与QGP产生及其组合强子化有关。这究竟是强子产生特定条件下导致的结果，还是对极高能不同反应系统中部分子物质强子化机制普适性的判定。本项目主要开展了以下工作：(1)研究了Pb+Pb碰撞中各种轻强子、奇异强子、单粲强子、隐粲五夸克态粒子的产生关联，提出了可观测的特色预言。(2)研究了Pb+Pb碰撞中轻核的不同产生来源。(3)研究了p+Pb和p+p碰撞中各种强子产生关联，提出了实验可测的特色预言。结果表明：夸克组合强子化机制不仅成功解释大系统Pb+Pb碰撞中各种强子产生关联，在解释高多重数p+p和p+Pb碰撞中的强子产生关联也是适用的。研究结果为LHC实验进一步测量强子产生关联和寻找奇特态粒子提供理论参考，有助于深入理解QGP新物态性质及强子产生机制等科学问题。