高密胶子饱和现象的理论研究

The experimental and theoretical study on the high energy and high density quark and gluon matter, as well as the quark gluon plasma is the one of the most important research topic in high energy nuclear physics. The quantum chromodynamics predicts that the quark and gluon distribution functions rise dramatically as functions of collision energy, thus exhibits the so-called saturation phenomenon. The study on the saturation physics itself is of great importance, and it is very crucial in terms of understanding the initial conditions for the heavy ion collisions and the origin of quark gluon plasma. Furthermore, it is the major scientific goal of the next generation colliders, such as EIC and LHeC. ..In this research project, we plan to systematically study the transverse momentum factorization in the high energy and high density limit, which is very important for the theoerectically calculation for high density matter, and combine with the phenomenological studies on the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) experiments. This project can help us further understand the structure of hadronic matter at high energy, and provides us phenomenological guide lines in the search of the saturation phenomenon in heavy ion collisions.

原子核在高能高密状态下物质形态的理论和实验研究以及在高能核物理实验中寻找夸克胶子等离子体是近年来高能核物理的重大研究领域之一。量子色动力学预言夸克和胶子的分布函数会随着碰撞能量的增加而呈现很快的增长并且产生高密度饱和的现象。因此，对胶子饱和现象的研究不仅本身有重要物理价值，而且对于理解重离子碰撞的初始条件以及夸克胶子等离子体的产生有重要意义。它同时也是下一代高能物理对撞机 (EIC,LHeC)的主要研究方向和目标。..在本课题的研究中,我们将系统地对高能高密极限下横动量因子化问题进行全面的理论 计算，并且结合相对论重离子对撞机(RHIC)和大型强子对撞机(LHC)的唯象研究。此项研究能够帮助我们加深对高密度核物质内部结构的理论认识，并为在重离子碰撞实验中寻找胶子饱和现象提供唯象学计算指导。

高能高密状态下物质形态的研究是国际高能粒子物理与核物理的前沿热点研究领域之一。量子色动力学理论计算表明，胶子的分布函数会随着碰撞能量的增加而呈现很快的增长并且由于胶子聚合效应而产生高密度饱和的现象。该领域通过过去几十年的研究和探索，已经建立起被称为胶子饱和物理或色玻璃凝聚理论的理论框架。针对高密度胶子饱和这种新的部分子状态的研究不仅本身有重要物理价值，而且对于理解重离子碰撞的初始条件以及夸克胶子等离子体的产生有重要帮助。..在项目执行期间，我们系统性地对一些高能高密极限下的理论问题进行了研究，特别是完善了胶子饱和物理理论中的重求和理论框架，并且开展了一系列针对相对论重离子对撞机(RHIC)和大型强子对撞机(LHC)的唯象研究。该项目的研究帮助我们加深了对高能极限下高密度核物质内部结构的理论认识，并为在重离子碰撞实验和电子离子对撞中寻找胶子饱和现象和色玻璃凝聚态提供唯象学的支持。..在面上项目的资助下，项目负责人在国际期刊上一共发表论文23篇。特别是，我们在《物理评论快报》杂志发表了三篇论文，分别在胶子的魏格纳分布的测量方面，重夸克偶素的集体流以及夸克胶子等离子体的电磁性质取得了重要的科学进展。首先，这让我们能够更加全面地研究胶子分布函数及其背后隐藏的饱和物理的性质；其次，我们从色玻璃凝聚理论角度成功地解释了重夸克偶素的集体现象，为探索胶子饱和物理提供了一个新的途径；最后，我们的研究指出重离子碰撞中轻子对的观测可以帮助我们去探测夸克胶子等离子体的电磁性质，从而也为夸克胶子等离子体的研究提供了一个新的视角。