相对论重离子碰撞中大横动量区域椭圆流的研究

A central goal of the theoretical and experimental study in high-energy heavy-ion collider physics is to understand the properties of strongly-coupled Quark Gluon Plasma(sQGP), formed at the Relativistic Heavy Ion Collider(RHIC). An important tool for this goal is jet quenching or the suppression of high transverse momentum(pT) hadron yields as a result of in-medium energy loss of high pT jets. Such suppression was firmly demonstrated in measurements of the nuclear modification factor for single hadron yiels, dihadron and gamma-hadron correlations. However one of challenges to the pQCD description of jet quenching come from the measurement of high-pT v2 or azimuthal anisotropy of particles emitted relative to the reaction plane in Au+Au collisions. This discrepancy implies that the current pQCD models need further tuning. Thus in this proposal, we will use NLO PQCD parton model, further study the influences of several pionts, including formation time of sQGP medium, the nolinear dependence of energy loss on the energy density at Tc, the high-power dependence of energy loss on path length. These studies can provide us a new insight on jet-medium interaction and a better constrain on jet quenching theory in high energy heavy-ion collisions.

高能重离子碰撞物理理论和实验研究的中心目的之一就是理解碰撞形成的强耦合的夸克胶子等离子体（sQGP）介质的属性。其中一个重要工具就是由于大横动量喷注在介质中损失能量而导致的喷注淬火或者强子产额的压低现象。这种压低被RHIC中单强子产额核修正因子以及双强子和gamma-强子关联的测量坚定地证明了。然而大横动量区域产生粒子的方位角各向异性或者v2的测量却对喷注淬火的微扰QCD（PQCD）描述提出了挑战。理论计算与实验数据矛盾暗示着当前PQCD模型需要进一步调整。因此本项目中，我们将利用次领头阶（NLO）PQCD部分子模型，深入研究QGP介质形成时间、临界温度Tc附近能量损失对能量密度的非线性依赖以及能量损失对路径长度的更高次方依赖等因素对大横动量v2产生的影响。这些研究将有助于我们理解喷注和流介质之间相互作用的一些新特征和规律，为高能重离子碰撞中喷注淬火理论提供更严格的限制。

本项目主要研究LHC能区重离子碰撞中不同对心度范围内强子谱压低因子以及RHIC能区大横动量区域各向异性问题。在本项目中，我们所基于的理论模型为次领头阶（NLO）PQCD部分子模型，这一模型在过去研究中已经被证明能够很好地描述大横动量区域的物理现象。通过本项目研究，我们得到以下研究成果。.1、计算得到了LHC能区质心能量为2.76TeV各种对心度范围内Pb-Pb碰撞时的大横动量强子产额压低因子，并与ALICE实验组实验数据进行了对比 [arXiv:1208.2711]，理论计算结果与实验数值之间达到较好的吻合。.2、研究了sQGP介质初始条件对RHIC能区大横动量区域各向异性的影响。通过参考文献 [JETP Lett. 85(2007)]中的做法，我们发现当设置一个较晚的介质形成时间，如介质初始形成时间设为1.2fm，2.0fm等，的确会使v2的数值有一定的提高。.3、我们简单验证了其他形式的能量损失对大横动量各向异性的影响。通过设置不同的能量损失的路径长度依赖，我们发现大横动量各向异性存在如下关系，能量损失对路径长度的更高次方依赖对应着更大的各向异性。.4、另外，我们还测试了能量损失对能量密度的非单调依赖对大横动量v2的影响，遗憾的是，并没有如我们所愿得到文献 [Phys. Rev. Lett. 102(2009) 022302]中的类似结果。计算表明，这种非单调依赖关系几乎影响不到大横动量各向异性，关于这个问题我们还需要进一步验证。