LHC能区重离子碰撞中多重数与横动量的实验研究

SPS实验揭示的相变迹象和RHIC实验发现的强耦合夸克-胶子等离子体（sQGP）似乎都证实了QGP相变的理论预言。LHC能区重离子碰撞中将产生比RHIC实验更热、体积更大和寿命更长的热密系统，这势必会出现更多的物理新特征、新现象。LHC能区ALICE实验具备性能优良的径迹测量、能量测量和时间测量等探测器系统，可以对横动量范围从~ 100 MeV/c到~ 100 GeV/c以上的全相空间的粒子信息进行准确的测量。本项目将围绕LHC能区重离子碰撞中多重数和横动量对如下问题展开实验研究：1）带电粒子赝快密度分布和多重数分布，并寻找核-核碰撞中部分子饱和效应的证据；2）带电粒子横动量分布以及平均横动量与多重数的关联，并通过对平均横动量的逐事件关联分析，研究系统的运动学冻结温度；3）中性介子π0与η的核修正因子RAA及其在热密物质中的压低现象，试图进一步理解硬部分子在热密物质中的能量损失机制。

强相互作用理论-量子色动力学（QCD）-的格点计算预言在高能量密度条件下物质会发生相变，从夸克胶子禁闭的强子相到夸克胶子退禁闭的新物质态-夸克胶子等离子体（QGP）。LHC能区重离子碰撞中将产生比RHIC能区更热、体积更大和寿命更长的热密系统，为我们提供从超软到超硬过程的一系列物理观测量。通过对这些关测量的研究，试图理解高能核-核碰撞环境中产生的热密物质的性质，为我们在高能核-核碰撞中产生QGP找到有效的证据。本项目研究完成的主要成果包括：（1）顺利完成ALICE实验“双喷注电磁量能器（DCal）”计划中的中方DCal探测器研制、生产、测试等任务。（2）基于ALICE/PHOS探测器的电荷灵敏前置放大器（CSP）设计，研制了一种具备噪音低、上升时间快和成本低等特点的新CSP，经过宇宙线测试证实该款CSP满足ALICE实验EMCal和DCal探测器读出电子学的需求并已应用。（3）ALICE合作组发表了ALICE实验带电粒子多重数分布和横动量方面的最新成果，实验数据表明LHC能区核核碰撞中产生了一种非常热密的物质形态。（4）我们开展了质心系能量为2.76 TeV下铅－铅碰撞中带电粒子多重数逐事件涨落方面的数据分析。初步分析结果显示：从边缘碰撞事件到中心碰撞事件，带电粒子多重数涨落强度会随着减小。（5）ALICE实验首次发表了在0.9和7 TeV下质子－质子碰撞中中心快度区中性介子π0和η的不变微分横截面的结果。我们开展的π0/光子－强子关联方面的研究结果也通过会议报告和杂志发表得到了展示。（6）长期以来，重味夸克一直被认为是研究核-核碰撞环境中产生的夸克胶子等离子体物质形态的理想探针。参与了STAR实验重味径迹探测器（HFT）升级中的中间层硅径迹探测器（IST）的性能分析、硬件研制、软件开发、探测器刻度及校准工作，以期开展重味物理方面的实验研究工作。