夸克胶子物质和介子物质的演化

RHIC和LHC的相对论核-核碰撞首先产生高密的夸克胶子物质，然后该物质演化成以介子物质为主的强子物质。我们用输运方程描述夸克胶子物质的演化，而此输运方程中包含的三体弹性散射振幅平方是由大量费曼图推导得到的非常非常长的表达式，这些表达式已从2002年开始全部推导出来了。为了能节省计算输运方程的时间和满足同行的需要，我们把三体弹性散射振幅平方参数化。我们建立主率方程描述介子物质的演化。在此方程中包含介子-介子非弹性散射截面。基于我们结合格点QCD和微扰QCD已得到的一个依赖于温度的夸克作用势，计算介子-介子湮灭反应截面。用在本项目建立的描述物质演化的方程计算介子动量谱，并与RHIC和LHC的核-核碰撞的测量值比较，分析物质的演化过程。作为演化方程的一个应用，从物质的演化计算J/psi的核修正因子，并与RHIC和LHC的实验值比较。这要求在本项目中计算介子导致的粲素分解截面的温度依赖性。

退禁闭的夸克胶子物质是相对论重离子碰撞领域的最重要的研究对象。为了能较好地懂得夸克胶子物质的状态和性质，还需要懂得夸克胶子物质在恢复禁闭后形成的强子物质。为此，本项目研究夸克胶子物质和介子物质的演化，开展研究夸克胶子物质中的部分子散射和介子物质中的介子-介子散射。夸克胶子物质中的3个部分子的弹性散射涉及大量的费曼图，而在介子物质中存在大量的介子-介子非弹性散射。这使得本项目的研究工作量大和复杂。本项目提出了夸克胶子等离子体温度的起源。.（1）在微扰QCD中，胶子-胶子-夸克（胶子-胶子-反夸克）弹性散射涉及123个费曼树图。我和项目组成员编程推导了每个费曼图的振幅平方和不同费曼图之间的干涉项。把这结果加入到部分子的输运方程组，以初始核-核碰撞产生的部分子分布作为初始条件，数值求解这输运方程组，得到了胶子等离子体和夸克等离子体的初始温度和逸度。另外，所有的三体弹性散射振幅平方都被参数化形式拟合。我们得到重要结论：夸克胶子等离子体的温度起源于夸克胶子物质中的2个、3个、4个部分子的散射等等。.（2）我们建立了一个夸克交换模型，研究了J/ψ、ψ′、χc三种粲素介子和 、 、K、K*、 、 六种介子碰撞而被分解的反应， 、 、K、K*四种介子的非共振反应，以及 、 介子和 介子碰撞产生K和K*的反应。我们研究了114个粲素分解反应，7个 、 、K、K*之间的非共振反应，以及7个 介子的非共振反应。在玻恩近似下计算了这些反应的非极化截面。这些截面充分展示了显著的媒介效应。.（3）我们建立了一个夸克-反夸克湮灭模型，研究了 、 、K、K*四种介子间由夸克-反夸克湮灭主导的反应。在玻恩近似下计算了2个介子反应产生2个介子的非极化截面。夸克-反夸克湮灭过程在较大的能量范围内一直起作用。.（4）分别计算了夸克胶子等离子体内和强子物质中的夸克-反夸克熵，探讨了夸克-反夸克自由能和夸克-反夸克作用势的关系。我们的方法表明，在强子物质内把夸克-反夸克的自由能取为夸克-反夸克作用势是个好近似。.（5）建立了夸克胶子物质的输运方程组和介子物质的主率方程组，计算了 、 、K、K*介子的动量谱。结合粲素分解反应截面，计算了粲素在强子物质中的成活率等。