高能重离子碰撞中喷注输运参数和弹性能量损失的唯象研究

Ultrarelativistic heavy-ion collisions at the Brookhaven National Laboratory Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) are thought to have produced a new state of matter called the Quark-Gluon Plasma (QGP) with the characteristics of a near ideal fluid. A new and exciting challenge for both experimental and theoretical research is now to study its properties. The transverse momentum broadening and parton energy loss for a jet propagating inside QGP can be characterized by the jet transport parameter which is essentially the local medium density as probed by an energetic jet. The jet transport parameter and elastic energy loss will be systematic studied within a linear Boltzmann transport model which constructed by Monte Carlo approach. In this work，we will calculate the jet transport parameter and elastic energy loss；we will investigate their dependence on the value of strong coupling constant, jet traveling distance, the jet’s initial energy, the temperature of medium and so on. Besides, we will study the evolution of jet’s angle distribution and demonstrate the impact of elastic energy loss on the rapidity and transverse momentum distribution of gamma triggered jet showers. The conclusions will provide a strong support for the further theoretical research. The results are meaningful to calculate the suppression of inclusive hadron spectrum at moderate energies observed at RHIC in AA collisions and to reveal the dynamics of jet-induced medium excitation in high-energy heavy-ion collisions.

美国布鲁海汶国家实验室相对论重离子对撞（RHIC）的实验数据表明具有流体特性的夸克胶子等离子体（QGP）这一新物质形态在RHIC实验中出现。目前，对QGP性质的探究是实验和理论上的热点领域。喷注穿过QGP过程中，喷注横动量增宽和能量损失都可以通过喷注输运参数来描述，而喷注输运参数和热介质密度有关，它能够体现被高能量喷注探测到的介质属性的特征。本项目拟通过线性玻尔兹曼输运模型系统研究喷注输运参数和弹性能量损失的特点。我们将计算喷注输运参数和弹性能量损失，讨论它们对强耦合常数、喷注的穿行距离、热介质温度等物理量的依赖关系。我们还将讨论喷注角分布随时间演化的特点，以及弹性能量损失对光子标记喷注流的快度和横动量分布的影响。讨论的结果将为进一步的理论研究提供有力支持，对精确计算RHIC中间能区由于能量损失而压低的强子谱以及理解喷注在热介质中穿行形成集体运动的动力学机制都有很重要的意义。

美国布鲁海汶国家实验室相对论重离子对撞（RHIC）的实验数据表明具有流体特性的夸克胶子等离子体（QGP）这一新物质形态在RHIC实验中出现。目前，对QGP性质的理论和实验研究是高能核物理的重要领域。喷注穿过QGP过程中，喷注横动量增宽和能量损失都可以通过喷注输运参数来描述，而喷注输运参数和热介质密度有关，它能够反映被高能量喷注探测的介质属性特征。本项目中我们通过蒙特卡洛方法构建线性玻尔兹曼输运模型数值模拟讨论了喷注输运参数和弹性能量损失特点以及对穿行距离、热介质温度等物理量的依赖关系；我们还讨论了热介质对喷注流横动量分布和角分布的影响。结果表明：对于高能量的喷注穿过热介质过程中，在理论计算喷注弹性能量损失和喷注输运参数过程中采用小角近似处理方法是合理的；随着喷注能量的降低，弹性能量损失率变大；热介质的温度越高，喷注输运参数越大同时也表现为喷注弹性能量损失越多；喷注输运参数依赖于热介质温度而不明显依赖于喷注穿行热介质距离的特点表明它是反映热介质性质重要物理量；由于弹性碰撞，喷注流穿过热介质过程中，其横动量峰值向小动量方向平移，其角分布出现扩散现象，喷注穿行距离越长，平移和扩散现象越明显。我们讨论的结果和理论计算结果非常一致，讨论的结果将对理论研究提供补充和支持，对精确计算RHIC中间能区由于压低的强子谱以及理解喷注在热介质中穿行形成集体运动的动力学机制都有很重要的意义。此外，我们还研究了质子-质子碰撞中非微扰效应对整体喷注的横能修正特点，讨论的结果对理解高能核-核碰撞中非微扰效应非常有帮助。