高能重离子碰撞中末态粒子横动量分布的研究

Quantum Chromodynamics (QCD) theory predicts a phase transition from hadronic matter to deconfined, locally thermalized Quark-Gluon Plasma (QGP) at extremely high energy densities. Relativistic heavy-ion collisions provide a high temperature or a high energy density environment to create and search for quark matter. The research of the distribution of final-state particles in nueleus-nueleus collision is greatly important for understanding the evolution of the high energy heavy-ion collision and the particle mechanisms. Study of the particle production scheme is an important tool to understand the character of QGP and the evolution of the system created in the heavy-ion collisions. We will investigate the transverse momentum distributions of final-state particles and discuss the thermodynamic properties in collisions. Considering the characteristic of transverse momentum spectrum and the spatiotemporal evolution of the fireball, we will obtain the emission source location dependence of the exciting degree specifically and will describe transverse momentum distributions of final-state particles with low transverse momenta and high transverse momenta in the framework of a multi-source thermal model. The comparison to experimental data can provide valuable information of the collision evolution and help better understand properties of the QGP. In the investigation, we will devlep the basic description of transverse momentum spectrum in a multi-source thermal model.

量子色动力学(QCD)理论预言，在极高能量密度下，普通的强子物质会发生相变而形成新的物质形态，夸克胶子等离子体(QGP)。高能重离子碰撞实验为我们提供了可以产生QCD相变的高温、高能量密度的实验室环境。研究高能碰撞末态粒子的分布谱是了解高能粒子产生机制的重要途径，有利于帮助人们了解QGP物质的性质和重离子碰撞系统的演化过程。本项目拟对末态粒子横动量分布进行理论分析并讨论其所反映的热力学性质。我们将深入探讨末态粒子的横动量分布特征，分析碰撞过程中火球的时空演化，定量化发射源激发度，在多源热模型的框架下自洽地给出低横动量区、高横动量区的末态横动量谱。通过与实验结果的对比分析，抽取其携带的系统演化、粒子产生的信息，有助于多角度地了解QGP的性质。通过本项目的执行，建立起热模型描述末态粒子横动量谱的基本框架。

高能碰撞实验是研究极端条件下核物质的有效工具，其多粒子产生是高能碰撞中重要的实验现象。这些末态粒子的性质也是碰撞中夸克-胶子等离子体（QGP）生成的探针。 随着CERN的LHC和GSI的FAIR上实验的进行，QGP的相关研究将更深入。研究高能碰撞末态粒子的分布谱是了解粒子产生机制的重要途径，有助于了解QGP的性质和高能碰撞系统的演化过程。本项目用改进后的多源热模型结合了Tsallis统计分析讨论了RHIC能区碰撞的介子产生、LHC能区p-p、Pb-Pb碰撞的带电强子产生、200GeVAu-Au碰撞中的椭圆流产生等。通过与实验结果的对比分析，抽取出其携带的系统演化、粒子产生的信息，有助于多角度地探讨QGP的性质。通过本项目的执行，建立起了多源热模型描述末态粒子产生的基本框架。修正后的模型可以很好的描述实验结果。. 研究结果发表在了《物理快报B》、《物理学杂志G》、《高能物理进展》、《印度物理学报》等国际期刊上，学术论文共8篇。主要内容可分为两部分：一、运用多源热模型理论分析了高能质子和高能重离子碰撞中的横动量（横质量）谱及相关物理量，并引入Tsallis统计方法完善、改进了该模型的物理图像，发表论文6篇；二、研究了高能重离子碰撞中集体流与横动量及其相关物理量（如碰撞中心度、参加核子数）的关系，通过与实验结果比较讨论了碰撞系统的演化过程，发表论文2篇。. 发表于《高能物理进展》和《物理快报B》的代表性成果（1）将Tsallis统计方法自洽地与多源热模型的物理图像相结合，完善、改进了多源热模型。该理论模型的建立有助于我们多角度理解高能碰撞中的粒子产生机制。发表于《物理学杂志G》的代表性成果（2）分析了高能重离子碰撞的初始重叠几何图像对粒子产生的影响，在此基础上，将其引入多源热模型中。从碰撞中物质的演化过程出发来研究粒子的形成，这样可以通过分析末态粒子的性质来获取高能碰撞中的物理信息。.