高能核碰撞中轻反原子核和奇特原子核产生及其特性研究

The high-temperature and high-density nuclear matter originally produced in the high energy collision experiments are similar to the environment of the initial stages of the Big Bang, which provides an effective way to study the state of matter of in the early evolution of the universe, and look for the strange substances and antimatter. In this project, according to the dynamical principle, a "dynamically constrained phase-space coalescence model" on the basis of the PACIAE model will be built, to simulate the production of the light anti-nuclei and strange matter(hypernuclei, anti-hypernuclei, and bound states containing a strange quark) in high energy collision experiments. We use this model to generate MC simulation of data for the following research: firstly, we can investigate the yields and their ratios of light anti-nuclei and the strange matter，and compare it with the experimental results from RHIC and make a prediction about the case of higher energy, such as LHC experiment . Secondly, the anisotropic flow of the light (anti-) nuclear and strange matter will be studied to test the order of mass for elliptic flow distribution and constituent quark number scaling, and explore the de-confinement signal in the evolution process of the system. Thirdly，through studying the physical characteristics of light (anti-) nuclei and strange (anti-) matters and the differences of these properties, we explore the physical mechanism of the strong interaction from parton evolution to the final combination of a light (anti-) nuclei and strange (anti-) matter in the high energy collision experiments. Lastly, we are looking for the deconfinement phase transition position and information that may exist quarkyonic matter by studying the correlation parameter between the light (anti-) nuclei and the baryon, baryon chemical potential and the temperature of the energy dependence in mid-high energy collisions.

在高能碰撞实验中，最初产生的高温高密核物质类似于宇宙大爆炸初始阶段的环境，这为研究宇宙演化早期物质形态、寻找奇特物质和研究反物质提供了有效途径。本项目，在PACIAE模型的基础上，从动力学原理出发，构建一个"PACIAE+动力学约束的相空间组合模型"，模拟高能碰撞实验中轻(反)原子核和奇特物质(超核、反超核和含奇异夸克束缚态)的产生。利用该模型产生数据，我们还将做以下工作：研究轻(反)原子核和奇特物质的产额及正反物质的比率；研究轻(反)核和奇特物质的各向异性流及其涨落，检验椭圆流分布质量组分夸克数目的标度性，探索系统早期的解禁闭信号；研究轻(反)原子核和奇特物质的各种物理特性及特性差异，探讨从部分子到轻(反)原子核的演化过程中强相互作用的物理机理；研究轻(反)核与重子之间的关联参数、重子化学势和温度对碰撞能量的依赖关系，寻找解禁闭相变的位置及夸克素相存在的可能信息。

在高能碰撞实验中，最初产生的高温高密核物质类似于宇宙大爆炸初始阶段的环境，这为研究宇宙演化早期物质形态、寻找奇特物质和研究反物质提供了有效途径。本项目，在 PACIAE 模型的基础上，从动力学原理出发，构建了一个“PACIAE+动力学约束的相空间组合模型（DCPC）”，模拟高能碰撞实验中轻(反)原子核和奇特物质(超核、反超核和含奇异夸克束缚态)的产生。利用该模型产生数据，我们做了以下工作：研究了高能Au-Au、P-P和Pb-Pb碰撞中轻(反)原子核和奇特物质的产额、正反物质的比率、能量依赖性和中心度依赖性，发现了高能碰撞实验中轻核产生的质量标度性，在20GeV附近找到了一个转折点，其有可能是存在相变的迹象；研究了高能Cu-Cu碰撞中奇特物质与轻(反)原子核的各种物理特性及特性差异，探讨了从部分子到轻(反)原子核的演化过程中强相互作用的物理机理；研究了正负电子碰撞中末态粒子的分型特性，比较了反粒子与正粒子非线性特性的差异，发现反正物质有相同的分型特性。用蒙特卡洛PYTHIA 8.219模型模拟产生质心能量为250GeV的正负电子碰撞末态粒子事件，用HBT关联方法研究了Higgs(希格斯)玻色子衰变为强子喷注的时空结构。测量得到了希格斯喷注发射源的半径和衰变周期平均值分别为：RHj = 1.03±0.05 fm and τHj = (1.29 ± 0.15) × 10−7 fs。我们还利用AdS/CFT对偶对强耦合QGP的一些性质或相关物理量展开了研究，具体包括：采用了与之前不同的“减自由能”方法，研究了一些全息模型中的重夸克势，发现在这种减法下，夸克势一直是负的，并且在距离为无穷时趋于零，与之前结论不同。.我们构建的PACIAE+DCPC模型能够很好地模拟研究高能碰撞中轻核物质的产生；该模型受到国际同行的认可，并被国内外的同行引进使用；我们通过模型预言的结果，部分被欧洲核物理研究中心收录，作为实验的可能参考依据。我们的成果发表在国际重要学术期刊上，被国际、国内同行引用20余次。