高能质子与原子核碰撞J/ψ产生过程中的末态核效应

寻找和发现夸克胶子等离子体这一新物质形态是本世纪中高能核物理理论和实验研究的核心问题。高能重离子碰撞J/ψ产额的压低被认为是夸克胶子等离子体生成的一个重要信号。深刻理解正常核效应引起的J/ψ压低机制是当前需要解决的首要问题。我们将深入研究高能质子－原子核碰撞J/ψ产生的末态核效应，在理论上详细考察J/ψ粒子的形成时间，根据具体的入射质子能量和靶原子核，区分J/ψ粒子是在原子核内还是在原子核外面形成，探索末态核效应对J/ψ粒子形成影响的物理机制。应用在强子层次从核Drell-Yan过程中取得的入射粒子能量损失的结果，较为精确地得到末态核效应对J/ψ产生的影响。进而在部分子层次，通过质子－原子核碰撞J/ψ产生的实验数据，确定高能胶子在核环境能量损失的数值。这将促进高能部分子在核环境中能量损失的理论研究，有助于更好理解重离子碰撞J/ψ产生的实验数据，以捕捉夸克胶子等离子体形成的确切信号。

项目研究工作按照立项申请书计划进行。我们深入研究了高能质子－原子核碰撞J/ψ产生的末态核效应。对于粲偶素态穿越核物质的核吸收效应，计算结果显示J/ψ-核子非弹性截面依赖于费曼变量x_F, 在x_F >0.2的区域，随费曼变量的增加而线性增大。进而，我们在理论上详细考察J/ψ粒子的形成时间，根据具体的入射质子能量和靶原子核，区分J/ψ粒子是在原子核内还是在原子核外面形成。通过J/ψ粒子在核外形成的实验数据研究了粲夸克在冷核物质中的能量损失。我们得到了出射粲夸克对在冷核介质中单位长度上的能量损失为2.78±0.81 GeV/fm，指出在冷核物质中粲夸克的能量损失要大于轻夸克的能量损失; 研究了核环境中高能胶子的能量损失。借助核Drell-Yan过程的实验数据，我们发现胶子和夸克能量损失的比值偏离于QCD理论的预期结果，并且利用核Drell-Yan过程并不能区分胶子能量损失和夸克能量损失的关系是QCD的还是非QCD的。然而，对于质子－原子核碰撞J/ψ产生过程，计算结果显示胶子和夸克能量损失的比值在误差范围内与QCD理论的预期值一致; 系统性地研究核Drell-Yan 过程中入射夸克的能量损失。发现不依赖于束缚核子的部分子分布函数，低能量束流的强子－原子核碰撞核Drell-Yan微分截面比的实验结果排除了入射部分子动量分数型夸克能量损失的可能性。我们确定了单位长度的夸克能量损失为1.21±0.09GeV/fm; 研究了轻子－原子核深度非弹性散射强子产生过程。发现当强子化过程在原子核内发生时，核吸收效应是导致强子产额压低的主要机制。研究表明，对于强子在原子核内和原子核外形成的情况，强子压低的原子核质量数依赖在理论与实验上分别与A^1/3 和A^2/3成正比; 另外，我们还在次领头阶近似下利用色散N/D方法研究核子－核子散射，研究大x区域原子核的结构函数,以及中微子(反中微子)与铁原子核深度非弹性散射粲夸克产生过程的核效应。得到了有重要参考价值的结果。总之，我们的研究成果将促进高能部分子在核环境中能量损失的理论研究，有助于更好理解重离子碰撞J/ψ产生的实验数据，以捕捉夸克胶子等离子体形成的确切信号。