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相对论重离子碰撞中的强子产生率

柯伟  
【摘要】:量子色动力学(Quantum Chromo-dynamics,简称QCD)预言:在高温高密的极端条件下,可能会产生一种新的物质形态-夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma,简称QGP)。大爆炸理论认为这种物质曾经在宇宙大爆炸后百万分之一秒内存在过。对QGP的研究是人们了解宇宙起源、验证标准模型的一个重要途径。目前可人为控制的研究QGP的唯一办法是相对论重离子碰撞。美国的布鲁克海文国家实验室的RHIC和欧洲核子研究中心的LHC都致力于对QGP的研究,并相继发现了QGP存在的相关信号。LHC还在不断提高碰撞能量,以期更全面的了解QGP的性质。 相对论重离子碰撞的过程可以简单分成:初始的演化阶段和末态强子化阶段。目前人们只能通过建立各种模型来研究末态粒子的产生机制。本文介绍了其中一个非常成功描述了强子化过程的模型-Oregon小组的夸克重组合模型(Hwa/Yang模型)。该模型首次引进了簇射部分子的概念,假设强子化前所有胶子转化为夸克和反夸克对,部分子都处在局域热平衡态,所有末态强子由热部分子和簇射部分子组合而成。然后介绍了ALCOR模型的有关理论和基本公式。 本文引入一个描述轻夸克系统的洛伦兹矢量短程势和洛伦兹矢量禁闭势的相互作用势(该势模型考虑了夸克凝聚和胶子凝聚的修正),在ALCOR模型的基础上计算了强子化过程中介子的产生率。首先运用量子力学重排碰撞的几率幅,从中得到了相互作用势的阻尼因子和高斯型波函数的宽度取不同值的情况下夸克组合成介子的反应几率幅与相对动量的关系。然后计算了介子的产生率,计算结果表明:准介子的波函数为高斯型波函数或者类氢型波函数对于结果的影响不大。通过分析,我们认为反应速率对于温度的依赖较小,这证明了重组合模型适用于cross over相变。而反应速率对于夸克相互作用势阻尼因子μ的依赖比较大,阻尼因子越大,反应速率越慢。在准介子波函数为高斯型波函数时,介子的产生率还依赖于高斯波函数的宽度η。


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