高能核碰撞中喷注淬火的研究

One of the central tasks of high-energy nuclear physics is to explore the hot and dense quark-gluon plasma (QGP) and its novel properties in high-energy nuclear collisions. Jets are hard probes of QGP and have provided many important evidences for the formation of the QGP matter in relativistic heavy-ion collisions. The purpose of this project is to study jet quenching in heavy-ion collisions performed at RHIC and the LHC, including the interactions between full jets and QGP medium, the dynamics of heavy quarks and heavy-flavor hadrons, and jet-induced medium excitation and response, etc. We will investigate in detail the nuclear modification of full jet production, full jet structure and splitting, heavy-flavor mesons and baryons as well as heavy-flavor jets, and final state jet-like correlations. By combining our theoretical and phenomenological effort with the most up-to-date experimental measurements, we hope to achieve more detailed and consistent picture on our understanding of jet-medium interaction and jet quenching, and obtain more precise determination of the transport properties and evolution dynamics of the hot and dense QCD matter created in relativistic heavy-ion collisions.

高能核物理的一个核心任务就是在相对论重离子碰撞中探索夸克胶子等离子体QGP新物质形态及其特性。喷注作为QGP的硬探针，是研究在RHIC和LHC重离子碰撞实验中产生的高温高密QGP性质一个重要的工具。本项目将致力于研究在RHIC和LHC高能重离子碰撞中的喷注淬火，包括整体喷注与高温高密QGP的相互作用，重味夸克和强子的产生和演化动力学，以及QGP对喷注的响应等。我们将集中研究相对论重离子碰撞中完整喷注产额的压低，完整喷注的内部结构和劈裂过程的核修正，重味夸克与QGP相互作用中的质量效应，重味介子和重子的产生机制和核修正，以及与喷注相关的末态关联测量等。我们将会以理论计算和唯象模拟为基础，与实验测量紧密结合，希望能够对高能部分子喷注与高温高密QGP物质相互作用机制和效应有更清楚更定量的认识，对定量研究相对论重离子碰撞中的高温高密QCD物质的传输性质和动力学演化做出贡献。

本项目的中心内容是研究RHIC和LHC高能核碰撞中喷注淬火现象，包括整体喷注与QGP 的相互作用，重味夸克和重味强子的产生和演化动力学，以及QGP 物质对高能喷注的响应等。项目的目的是希望对高能部分子喷注与高温高密QGP 物质相互作用的机制和效应有更清楚更定量的认识，对定量研究QGP 的传输性质和动力学演化做出贡献。近年来，在本项目的资助下，申请人在喷注淬火方面的研究取得了一系列进展和研究成果。（1）拓展了高能部分子穿过致密核物质的胶子轫致辐射过程的理论计算，没有再做共线展开或软胶子辐射近似，而是包含了交换动量整个分布的贡献。（2）基于微扰QCD理论框架、喷注输运模型和流体力学，细致研究了相对论重离子碰撞中单强子、双强子、双喷注、光子喷注、喷注劈裂过程、喷注内部结构的核修正效应以及喷注能量损失引起的介质激发效应。（3）系统研究了LHC与RHIC能区各向异性流在赝快度方向的去关联效应。（4）基于色玻璃凝聚框架，定量研究和解释了LHC质子与重核碰撞中重味强子的椭圆流。（5）发展理论框架，细致研究了相对论重离子碰撞中重味夸克在QGP中的演化以及重味强子（如D_s、Lambda_c）的产生。（6）发展了流体-组合-碎裂的强子化模型，定量研究了LHC质子-铅核碰撞高多重数事例中部分子自由度对中间横动量强子的产生和集体流的贡献。（7）把(3+1)维相对论粘滞流体力学CLVisc模型扩展到有限重子数密度区域，CLVisc2.0为系统研究RHIC能区高能核碰撞中粒子产生、集体流、涨落关联、临界点寻找、涡旋极化、喷注淬火等物理研究提供了必要基础。这些研究成果对进一步了解夸克胶子等离子体的输运性质和高能核碰撞的动力学演化等方面有积极的推动作用。