重离子碰撞中RHIC能区奇异强子集体流的系统研究

重离子碰撞的主要目的是在极端条件下寻找达到热化的、解禁闭的新核物质形态即夸克胶子等离子体。集体流是大量组分粒子相互作用表现出来的集体行为，是QGP探针之一。其中，动量空间方位角分布反映的是各向异性集体流的整个图像。实验上，各向异性流用动量空间方位角分布的傅里叶展开来研究。每一阶反映一种各向异性流，其系数大小反映该阶对整个各向异性流图像的贡献。各向异性流起源于系统碰撞初始的坐标空间各向异性，包含系统演化早期的动力学信息。因此，我们可以用坐标空间各向异性的傅里叶展开来研究对应阶各向异性流的演化和包含的动力学信息。而对于奇异强子，它们很少参加末态强子相互作用，因此能提供系统演化早期的信息。通过对RHIC能区奇异强子不同阶各向异性流的中心度和系统大小依赖性的分析和比较，可以了解集体流的动力学信息，以提供QGP形成的证据特别是热化性质，以及部分子层次状态参数的信息。

重离子碰撞的主要目的是在极端条件下寻找达到热化、解禁闭的新核物质形态即夸克胶子等离子体QGP，具有重要科学意义。热化证据是新核物质形态是否在实验室条件下形成的重要条件和证据。集体流是大量组分粒子频繁相互作用表现出来的集体行为，是夸克胶子等离子体是否形成的重要探针。最近，在本领域主要研究的是集体流中的各向异性流。动量空间方位角分布反映各向异性集体流的整个图像。实验上，碰撞末态粒子的动量空间方位角分布的傅里叶展开来研究各项异性流。普遍的研究方法是傅里叶展开的每一阶反映一种各向异性流，其系数大小反映该阶对整个各向异性集体流的贡献大小。另外，奇异强子产生于系统演化早期，而且很少参加末态强子的相互作用，因此奇异强子被用来研究早期的集体流行为。这是本项目研究的重要背景和方向。本项目提出一种新的方法来研究重离子碰撞中的各向异性集体流。这个方法是将初始坐标空间的各向异性做傅里叶展开，研究傅里叶展开各阶对应的各向异性流的演化和包含的动力学信息。各向异性流起源于初始坐标空间的各向异性，扣除每一阶对应的初始坐标空间各向异性的影响后，新的物理量能反映系统演化中集体流的动力学信息。因此，分析比较各阶的这个物理量能够得到系统演化的动力学信息。实验方法上，傅里叶展开成各阶独立的项，因此丢失了一些整个集体流图像的动力学信息。本项目提的这个方法优点就在于通过分析比较各独立的阶，能够找回丢失掉的动力学信息。利用这个方法，我们特别研究了带电粒子第二阶和第四阶的情况。第二阶和第四阶末态动量空间各向异性参数分别除以第二阶和第四阶初始坐标空间各向异性参数。结果表明，从偏心碰撞到中心碰撞，第二阶的值大于第四阶的值，第四阶增加得较快。在中心碰撞中，第二阶和第四阶的值接近。根据这个结果，我们提出这可以成为系统是否达到热化的判断依据。这对夸克胶子等离子体的形成有重大科学意义。项目负责人作为通讯作者将这个重要的方法和结果于2011年5月发表在Chinese Physics C, 2011, 35(5): 471-474。这是项目研究计划中的集体流系统研究的方法和结果。另外，对于原研究计划中奇异强子的部分，我们也研究了奇异强子的第二阶各向异性流即椭圆流，但根据研究进展做了计划调整，于2010年4月9日发表了结果。作为STAR国际合作组的主要作者，将结果发表在Physical Review C, 81, 044902。