原子核团簇结构对于高能重离子碰撞中形成的夸克胶子等离子体性质的影响

A quark–gluon plasma (QGP) is a state of matter which exists at extremely high temperature and/or density. This state is thought to consist of asymptotically free quarks and gluons, which are several of the basic building blocks of matter. It is believed that up to a few milliseconds after the Big Bang, known as the Quark epoch, the Universe was in a quark–gluon plasma state. The study of the nature of QGP helps people understand the basic laws of the world and the early nature of the evolution of the universe. The QGP can be created by heating matter, which can be accomplished by colliding two nuclei at high energy. Recent theoretical studies have shown that the QGP final state particle has a sensitive dependency on the initial geometry of the projectile and target that collides. This project is aimed at the mechanism of the initial geometrical shape of projectile and target to the nature of QGP. Several typical clustered nuclei like Be8, C12, and O16 are used as the projectile nuclei to produce QGP. The target nuclei will be Au, Pu and other heavy nuclei. The physical information of QGP Will be extracted, and analyzed. The effect of initial cluster structure on QGP will be revealed, which will provides us a new view to study the QGP and nuclear cluster structure.

夸克胶子等离子体（Quark Gluon Plasma，QGP）是由自由夸克和胶子组成的一种高温高密的物质状态。对于QGP性质的研究帮助人们认识世界的基本规律及宇宙演化早期的性质。实验上通过高能的重离子对撞产生QGP，并通过对末态粒子的测量统计来观测QGP的物理性质。近年来以RHIC和LHC为代表的大型对撞机帮助人们不断探索QGP的基本性质。最近的理论研究表明QGP末态粒子性质与发生对撞的弹靶核的初始几何形态具有敏感的依赖关系。本项目针对弹靶核初始几何形态对QGP本身性质的影响机制开展研究。以Be8，C12，和O16几个典型的具有Alpha团簇结构的原子核作为产生QGP的炮弹核，与Au，Pb等重原子核模拟碰撞反应，产生QGP。提取QGP的物理信息，同时分析末态粒子的性质。从而揭示对撞离子的团簇结构对QGP性质的影响机制，近一步揭示QGP的物理规律，同时也为原子核团簇结构的研究提供新的渠道。

本项目基于扩展的量子分子动力学模型（EQMD）模型的对于8Be、12C、16O、20Ne等原子核的团簇结构的相空间初始化，得到了合理的相空间分布构型。研究了EQMD模型中的有效相互作用势形式和参数对原子核团簇结构产生的影响程度。修改了多相输运模型（AMPT模型），使得程序能够根据团簇结构的弹靶核相空间信息模拟计算相对论能区的重离子对撞过程，通过与实验数据的比较确定了修改后的模型的合理性。分析了不同碰撞系统的集体流信息，确定了团簇结构对于集体流性质的影响。分析了末态粒子的关联函数，初步给出了团簇结构对于Pion、Proton等粒子的关联函数的影响。基于EQMD模型分析了20Ne+12C和16O+12C融合反应光子发射能谱，论证了可能存在的α自由度和环形/扁椭球超形变的存在证据。尝试利用机器学习方法提取团簇结构效应的新的观测量，初步的结果表明，一种新型的事件累积模型能够有效分析核反应数据中包含的统计特征，这种模型有望成为一种广泛适用的中高能核反应数据分析的工具。