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《哈尔滨工业大学》 2017年
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高能重离子碰撞中的快度关联分析方法

赫荣华  
【摘要】:人们认为高能重离子碰撞实验中产生了高温高密度的核物质,并且可能形成了新的物质状态夸克-胶子等离子体(QGP)。在量子色动力学(QCD)中,人们认为夸克无法脱离强子单独存在。因此,实验上无法直接探测和研究夸克-胶子等离子体。在目前的实验中,得到的都是末态强子的粒子种类和速度等信息。人们通过这些信息间接地研究反应早期的物理过程。快度是描述末态强子的纵向快慢程度的物理量,而反应早期的核物质之间的关联可能会保留到反应末期。因此,末态粒子的快度的关联成为反映碰撞早期的物理过程的重要观测量。本文重点讨论了对心度浮动对快度关联的计算的影响,并提出了一些方法尝试去除或削弱对心度浮动引起的偏差。首先,本文讨论了传统的FB_(average)方法得到的向前-向后快度窗口的末态带电粒子的多重数关联强度(也被简称为前后关联强度)和对心度窗口之间的关系。高能重粒子碰撞实验中(核子-核子质心系碰撞能量为200 GeV的金核-金核碰撞)测到了一个明显正的前后关联强度bfb。这种关联在碰撞的两个重离子的对心程度较高的时候,甚至是强关联。本文推测这种正关联很可能是对心度窗口中的不同对心度的事件的混合导致的。本文建立了一个粒子随机独立发射的Monte Carlo模型,发现即使没有引入粒子之间的关联,依然可以计算得到一个明显正的关联强度。推导了随机发射情况下的对心度窗口关联强度bran。发现AMPT模型的bfb和bran的结果非常接近,并且接近的程度随着部分子散射截面的增大而更加明显。总的来说,本文推测对心度窗口的宽度在FB_(average)中起了主导作用,并且反应早期的前后关联可能被“热化”过程所掩盖。然后,本文讨论了对心度判断依据——参考多重数Nref的统计误差带来的对心度浮动对前后关联强度计算结果的影响。人们为了去除或减弱对心度浮动的干扰,引入了一种被称为FBprofile的方法。FBprofile方法的核心思想是将向前多重数N_f、向后多重数N_b、前后多重数之积N_fN_b和多重数的平方N_f~2看作参考多重数的函数,并对其进行拟合,以此来消除对心度浮动带来的影响。在本文的研究中,认为FBprofile方法的本质类似于在每一个参考多重数的很窄的窗口内计算关联强度,并在一个相对更大的对心度窗口中取平均。在不包含任何关联的Monte Carlo模型中利用该方法观测到了偏正的前后关联强度。调节参考多重数窗口宽度的情况下,观测到前后关联强度随着参考多重数窗口宽度的增加而降低的现象。调节多重数的拟合范围,观测到前后关联强度强烈依赖于拟合范围。总的来说,本文认为参考多重数的统计误差带来的对心度浮动引起了偏正的关联强度,并且计算结果强烈依赖于拟合区间。接着,本文提出了一种新的计算方案,称为相对多重数法(FB_(relative)),用来消除对心度浮动对前后关联强度测量的影响。在一个对心度窗口内,引入相对多重数的概念,将对心度不同的事件统一在一起。考虑到对心度的判断本身就存在着不确定性,本文针对于参考多重数的偏差进行了修正。另外,建立了一个关联程度可调的Monte Carlo模型。利用这个模型,对比了FB_(average)、FBprofile和FB_(relative)方法的结果,FB_(relative)方法基本还原了预先设定的关联强度,而前两种方法均引入了偏正的关联。利用这种方法计算了RHIC能区的HIJING模型数据的前后关联强度,发现其为弱关联,并且关联强度几乎与对心度无关。总的来说,FB_(relative)方法消除或者减弱了对心度的浮动对前后关联强度的结果的干扰。最后,本文讨论了两粒子快度关联函数的计算方法。除了向前-向后快度窗口多重数关联强度,两粒子快度关联函数也是反映两个粒子关系的重要观测量。人们在最近几年尝试通过分解关联函数的方式来观测重离子碰撞的不对称性。在关联函数的计算过程中仍然面临着对心度浮动带来的干扰,本文提出了两种新的方法来消除这种干扰,分别称为Cdefinition和Crelative方法。在Cdefinition方法中,从关联函数的原始定义出发,给出了适用于宽度不超过5%的对心度窗口的计算公式。在Crelative方法中,借鉴了FB_(relative)方法的思想,同样引入了相对多重数的概念来消除对心度浮动带来的干扰。本文建立了一个颗粒源模型来模拟重离子碰撞反应的末态粒子快度概率密度分布不均匀的现象,用来检验计算方法。两种新方法成功地提取了关联函数的分解系数的方差。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O571.6

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