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5.5 TeV铅—铅碰撞的中性介子衰变光子椭圆流的蒙特卡罗研究

5.5 TeV铅—铅碰撞的中性介子衰变光子椭圆流的蒙特卡罗研究

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作者：尹轩华中师范大学

学位级别：硕士

经历从古到今无数科学家的研究,人类发现物质由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核由质子和中子组成。近代随着粒子加速器的发展,人们发现质子和中子由夸克与胶子组成。在通常情况下,夸克与胶子由于强相互作用禁闭在强子中。根据... 详细信息

经历从古到今无数科学家的研究,人类发现物质由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核由质子和中子组成。近代随着粒子加速器的发展,人们发现质子和中子由夸克与胶子组成。在通常情况下,夸克与胶子由于强相互作用禁闭在强子中。根据量子色动力学(QCD)预测,在极度高温高密状态下强子里的夸克与胶子会退禁闭,转变成一种由自由夸克与胶子组成的新的物质相,叫做夸克与胶子等离子态(QGP)。重离子碰撞实验的目的是为了寻找夸克胶子等离子体。研究QGP热力学性质的一个关键观察量是椭圆流,也就是碰撞产生粒子横动量方位角的各向异性,它和系统的状态方程相关。由于直接光子自由程长,它不与热密物质发生强相互作用,可以带出产生源的热力学和动力学信息,从而直接光子是研究重离子碰撞早期状态的重要探针。在RHIC实验中,发现中心Au+Au对撞与p+p对撞相比强子场有明显压低,说明硬散射部分子穿过热密物质时会有能量损失。相反,高横动量直接光子场没有压低现象。ALICE是LHC上用于重建的复杂的重离子探测器,其主要目的是研究以前没有达到过的碰撞能量下产生的QGP的性质。虽然直接光子可以作为研究碰撞早期可靠信息的探针,但是在碰撞的各个阶段都有光子射出,比如初态的硬散射,热物质态夸克与胶子的相互作用,晚期的强子气体等。因此实验上要得到直接光子很复杂。在非对心重离子碰撞中,碰撞区域的几何形状是椭圆形。实验上直接光子场是通过从总光子中减去强子衰变光子得到。强子衰变光子主要来源是π0,除π0外本论文还考虑了η,ω,ρ0,η'可以衰变光子的影响。除了π0外其它的中性介子都不是直接测量到的。本论文的结果建立在模拟上,π0的横动量分布函数来自于对用Hijing模拟的(?)=5.5TeV,11.2fm≤b≤12.3fm Pb-Pb碰撞dN/dpT拟合的结果,采用的Levy分布。首先根据强子横质量标度一致的性质,从π。的分布得到其它四种强子的分布。按照输入粒子产额分布函数产生π0,η,ω,ρ0,η'并让这五种介子衰变,同时在事件中加入流信息,使π0,η,ω,ρ0,η'椭圆流与RHIC实验中强子椭圆流的结果一致,先线性增长,达到一定值PT后趋于饱和,说明流主要在碰撞早期形成,在膨胀相趋于稳定。然后用事件平面方法分析π0,η,ω,ρ0,η'衰变光子ν2对pT的依赖。本论文直接用椭圆流的定义式测量ν2的pT分布,也用了实验上常用的傅立叶展开函数拟合出射粒子方位角与反应平面角关联的分布来提取π0的ν2,两种方法结果一致。最后得到衰变光子ν2对PT的分布,与母介子ν2对pT分布变化一致。

关键词：夸克与胶子等离子体大型重离子对撞实验 π0,η,ω,ρ0,η'的模拟产生衰变光子椭圆流

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