轻子-原子核半举深度非弹性散射过程中的末态核效应

The semi-inclusive deep inelastic scattering of leptons on nuclei is an ideal tool to study the quark propagation and hadronization in cold nuclear medium. As a natural extension of the applicant’s Ph.D. thesis work, we will detailedly explore the length of the struck quark propagating in the nuclei and improve the quark energy loss parametrization used in our previous work. By means of the recent HERMES experimental data, we will thoroughly study the physical mechanism about the influence of the two final-state nuclear effects (quark energy loss and nuclear absorption ) on the attenuation of the hadron production with quark hadronization occurring outside (inside) the nucleus, by combining the quark energy loss effect with the nuclear absorption effect, improve the present nuclear modification of the fragmentation function which can not give a good agreement with the experimental data for some momentum intervals, and excellently descript the experimental data for all momentum intervals. Furthermore, the atomic mass number dependence of hadron attenuation with quark hadronization occurring outside and inside the nucleus will be investigated to analyze the atomic mass dependence predicted by the parton energy loss and absorption models, respectively . The research of this project will give a detailed understanding about the influence of nuclear medium on the quark propagation and hadronization, provide enlightenments and references for the study of the parton propagation and energy loss phenomena observed in ultra-relativistic heavy-ion collisions and give an enlightenment on the study of quark-gluon plasma.

轻子-原子核半举深度非弹性散射过程为研究夸克在冷核物质中的传播及强子化过程提供了理想工具。作为申请人博士论文工作的自然延伸，我们将深入研究此过程中被撞夸克在核物质中的传播路径，改进先前研究工作中所采用的夸克能量损失表达形式；借助最新的HERMES实验数据，针对强子在原子核外、核内形成的不同情况详细研究能量损失和核吸收两种末态核效应对强子产额压低的物理机制，把能量损失和核吸收两种核效应结合起来，改进目前在某些动量区间与实验数据拟合时还存在较大差异的碎裂函数核修正模型，精确解释整个动量区间的所有实验数据. 在此基础上，本项目还将按照强子在原子核外、核内形成的不同情况，探索强子产额的压低与靶原子核质量数的依赖关系。本项目的研究将有助于准确理解核环境对夸克的传播及强子化过程的影响，促进高能核-核碰撞过程中快夸克在高热高密核物质中的传播及能量损失的理论研究，寻找和发现夸克胶子等离子体这一新物质形态。

高能碰撞过程中的夸克的能量损失效应日益引起核物理学家和粒子物理学家的广泛关注。来自于RHIC和LHC的关于喷射淬火的大量实验数据清楚地反映了在原子核－原子核的高能碰撞过程中快夸克穿过高热高密的核物质时的能量损失效应。然而，对于在高热高密核物质中夸克能量损失效应的理解需要深刻地洞悉快夸克在冷核物质中的传播过程。. 本项目研究了高能夸克在冷核物质中的能量损失效应。我们根据强子的形成时间与靶原子核半径的比较，区分强子是在原子核外还是在核内形成,并针对不同情况分析能量损失和核吸收两种末态核效应对强子产额压低的影响。对于强子在原子核外形成的情况，我们仅用夸克的能量损失效应来修正末态强子产生过程的微分截面，排除末态核吸收效应对强子产额压低的影响，对选出的代表强子在原子核外形成的实验数据进行 分析，利用MINUIT程序，通过将 函数最小化的方法获得出射夸克能量损失的平均值。我们分别采用线性和平方型的能量损失表达方式进行理论计算，将计算结果与选出的代表强子在原子核外形成的实验数据进行比较，探讨夸克的能量损失与靶核原子质量数A的依赖关系。我们发现采用线性的夸克能量损失表达方式和平方型的能量损失表达方式计算所得的理论结果都与实验数据符合得很好，没有明显差别。这表明目前的实验数据无法辨别夸克的能量损失是与传播路径的一次方成正比还是与其二次方成正比。. 高能夸克在热核物质与冷核物质中的能量损失效应有许多相似之处。研究夸克在冷核物质中的能量损失效应，准确获取冷核物质中夸克能量损失的相关信息，有助于深刻地理解高能核-核碰撞过程中快夸克在热核物质中的传播及能量损失效应，准确解释相关过程的实验数据，从而获取本世纪中高能核物理理论和实验研究的核心问题——夸克胶子等离子体形成的确切信号。