相对论重离子碰撞中的重夸克研究

A deconfined and locally thermalized Quark-Gluon Plasma (QGP) state is believed to have existed at the early stage of universe. Relativistic heavy ion collisions can be used to create QGP and study its property. Heavy flavor quarks like charm and beauty are believed to be less influenced by the later stage of the iteraction, thus are considered as an ideal probe to the early QGP medium.. This proposal is for heavy flavor analysis on the STAR experiment on the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), as long as work on related detectors. The physics analysis include J/ψ elliptic flow, D meson study, and electron-muon correlaiton study. J/ψ elliptic flow can be used to study its production mechanism, and test together with its yield measurements the theoretical prediction that heavy quarkonion will be suppressed due to Debye screening effect in QGP medium. J/ψ and D meson flow can also be used to study the flow of charm quarks in the medium, in order to study the extent of thermalization of the created medium. Electron-muon correlation study can distinguish the charm and thermal production components in the di-lepton invariant mass distribution. Both components are important to study the created medium. Related work on detectors include the software construction and calibration for the Heavy Flavor Detector (HFT), and the calibration and data analysis for the Muon Telescope Detector (MTD).

宇宙大爆炸的最初阶段存在一种夸克解禁闭，局部达到热平衡的夸克胶子等离子体(QGP)。相对论重离子对撞能产生QGP并研究其特性。粲夸克、底夸克这样质量较大的重夸克不容易受反应后期的作用影响，因此被认为是研究反应早期QGP性质的理想探针。. 本申请拟在相对论重离子对撞机（RHIC）上的STAR实验装置上进行重夸克物理研究，同时进行相关的探测器工作。物理分析涉及粲夸克偶素J/ψ的椭圆流、D介子、电子-μ子关联等。J/ψ椭圆流可以用来研究其产生机制，从而结合J/ψ产额的测量来检验QGP中重夸克偶素由于德拜屏蔽产额被压低的理论预言。J/ψ和D介子集体流还可以用来研究粲夸克在介质中的集体流和介质热化程度。电子-μ子关联研究可以用来区分双轻子不变质量谱中粲夸克和热产生两种不同的贡献，这两者都有重要的物理意义。相关的探测器工作涉及重味粒子探测器的软件和刻度工作，μ子探测器的刻度和数据分析等。

宇宙大爆炸的最初阶段存在一种夸克解禁闭，局部达到热平衡的夸克胶子等离子体(QGP)。相对论重离子对撞能产生QGP并研究其特性。粲夸克、底夸克这样质量较大的重夸克不容易受反应后期的作用影响，因此被认为是研究反应早期QGP性质的理想探针。本项目在相对论重离子对撞机(RHIC)上的STAR实验装置上进行重夸克物理研究，同时进行相关的探测器工作。.项目完成并发表了粲夸克偶素 J/ψ的椭圆流分析，基本完成了D0介子的椭圆流分析和p+p 碰撞中D介子横动量谱分析。正在参与D0介子在金金碰撞中的横动量谱和核修正因子(RAA)分析，以及高横动量强子触发的反冲喷注重建和产额分析。同时为Ds，D+/D-，ΛC等产额分析和D介子与强子角度关联分析做出了一定的贡献。项目负责人作为STAR实验组重夸克物理工作小组召集人之一，也为STAR实验组更广泛的物理分析提供支持和帮助。.其中由本项目负责人主要完成的J/ψ和D0介子的椭圆流分析先后成为STAR实验组最有影响的分析结果之一。J/ψ椭圆流在较高横动量区间与0相符，远小于轻夸克粒子椭圆流，说明较高横动量的J/ψ不可能由热化的正反粲夸克结合产生。D介子椭圆流与轻夸克粒子接近，说明粲夸克在RHIC能区也有较大的集体流，通过与模型计算比较，该结果说明粲夸克与介质有较强的相互作用。.本项目同时参与重味粒子探测器(HFT)软件和刻度工作。项目负责人作为像素探测器（PXL，HFT最里层也最重要的子探测器）的软件协调人，主导完成了PXL探测器从原始数据重建击中点（hit）的软件，完成了HFT径迹重建软件的修改完善，并主导PXL每年的各项刻度工作，特别是PXL的几何测量。