夸克胶子物质中喷注淬火的逐一事件涨落和集体流效应研究

Theoretical and experimental research of Quark-Gluon-Plasma (QGP), a new form of matter, is one of the hot research fields in recent years. In this field, jet, which is produced through hard scatterings, is regarded as a hard probe signal of QGP. The research of jet quenching is one of the research topics in the world. We will focus on the hot topic- - jet quenching in heavy-ion collisions, based on RHIC and LHC experimental result and new development on jet quenching theory, with using pQCD theory, hydrodynamic character of quark matter, and Monte-Carlo method to develop our research work. The content of our research contains the following: (1) study event-by-event jet quenching with Monte-Carlo simulation (2) collective flow effect on jet modified-fragmentation function (3)study heavy quark energy loss, explain the puzzle that experimental result disagrees with theoretical prediction. This project aims to provide theoretical proof of QGP detection to RHIC-STAR and LHC-Alice experimental collaboration group. The research results will be published in papers. 4-6 papers are planed to be published during the project. We also plan to educate 3-5 graduate students.

夸克胶子等离子体（QGP）新物质形态的理论和实验研究是当前高能重离子物理的重要研究领域之一。硬过程产生的喷注作为QGP的硬探针信号的研究是该领域中当前国际上的研究热点。本项目将围绕高能重离子碰撞中喷注淬火这个热点课题展开，紧密结合RHIC和LHC实验的精确实验结果以及喷注淬火的最新理论进展，利用微扰QCD理论，结合夸克物质的流体特性，蒙特卡罗模拟等方法开展工作。研究的具体内容包含以下几个方面：（1）利用蒙特卡罗模拟与逐一事件多次统计的研究方法对喷注淬火效应进行研究（2）在微扰QCD理论基础上考察介质的集体流效应对的修正的喷注碎裂函数的影响（3）研究重夸克喷注淬火，分析理论预测与实验不符原因。本项目的研究将为我国在大型国际实验合作组RHIC-STAR和LHC-ALICE中探测QGP新物质的自主研究提供理论依据。研究成果将以论文的形式发表，项目支助期间计划发表论文4－6篇，培养研究生3－5名。

高能重离子碰撞中，会产生高温高密的物质——夸克胶子等离子体。而碰撞初期的硬过程中，会产生高横动量的喷注。夸克喷注穿过夸克胶子等离子体时，与其发生相互作用辐射胶子而损失能量；介子喷注受到夸克胶子等离子体的热环境的影响，部分介子会出现解体现象。这些都会导致末态强子谱和核修正因子RAA 压低。本项目围绕不同种类的末态强子谱和核修正因子RAA压低而展开。我们研究了集体流对夸克喷注能量损失的影响。发现平行于轻夸克喷注方向的集体流会减弱喷注的辐射能量损失，增大喷注吸收胶子的能量，从而使得总的能量损失减弱得更多。发现平行于重夸克喷注方向的减弱了重夸克的死角效应，增大了重夸克的能量损失。我们提出了非平衡涨落影响下的双粒子系统统计模型，并利用该模型分析了D介子喷注和J/Psi 粒子的RAA压低问题。我们引入了新的物理概念——熵力，我们发现，D介子和J/Psi 粒子中的两个夸克之间的熵力是向外的。且非平衡环境中相对于平衡环境而言，熵力更大。这会促使粒子在热环境中进一步解体。增大RAA压低。这些工作为RAA计算与测量中理论预计与实验测量不符给予了物理解释，减少了理论计算与实验结果的差异。并可对欧洲核子中心大型强子对撞机(LHC)重离子碰撞实验结果进行预测。