中国极化电子离子对撞机探测器设计

核子是构成宇宙可见物质的最主要成分,也是研究强相互作用的最佳实验室。对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿。在核子内部结构的实验研究中,电子- 离子对撞机(Electron Ion Collider, EIC)是最理想的装置,能提供核子内部最清晰的图像,是人类认识物质世界深层次结构,特别是核子与原子核结构最理想的工具。中国极化电子离子对撞机EicC项目,设想在已开建的HIAF 高能离子束的基础上进行升级:将离子束流升级成15~20 GeV 的极化束流,建设3~5 GeV 高能极化电子束流,实现质心系能量为10~20 GeV双极化电子- 离子对撞,在海夸克能区对核子内部结构进行精细测量,并对质子质量、奇特强子态等诸多重要物理课题展开研究。在本文中,我们开发了EicC 快模拟软件,对探测器性能进行参数化模拟;通过物理模拟汇集EicC探测需求,利用探测器模拟软件进行优化并提出EicC 探测器谱仪的初步设计方案。该谱仪方案提供了接近全立体角的覆盖范围和大动量范围内的粒子鉴别能力,兼顾EicC项目丰富的物理课题。     

中国极化电子—离子对撞机

电磁相互作用把质子与电子束缚起来,形成氢原子。人类对于电磁相互作用的深刻认识发展出智能手机和信息技术,给日常生活带来了极大的便利。相比之下,夸克和胶子如何被强相互作用束缚从而形成质子与中子,人类还缺乏充分的认识。因此,全球的中高能核物理学家提出了建设未来高精度极化电子—离子对撞机以对其进行更深入的研究。文章主要介绍中国极化电子—离子对撞机实验上的物理问题,以及量子色动力学格点计算在这些物理研究中的重要作用。     

多电子激发态离子的自由离衰变处理方法

在分析当前描述离子与原子碰撞的经典理论模型的基础上,详细讨论了处理多电子激发态自电离衰变问题的一些新的思路,把高电荷态离子与原子碰撞反应中的电子转移过程分为四阶段描述,并依据能量守恒原理,规范了处理多电子激发态离子发生自电离衰变的规则,自洽地解决碰撞中间过程中俘获多电子后的离子发生自电离向末态衰变的问题,并分析和比较了新的计算结果与实验结果。     

多电子激发态离子的自电离衰变处理方法

在分析当前描述离子与原子碰撞的经典理论模型的基础上,详细讨论了处理多电子激发态自电离衰变问题的一些新的思路,把高电荷态离子与原子碰撞反应中的电子转移过程分为四阶段描述,并依据能量守恒原理,规范了处理多电子激发态离子发生自电离衰变的规则,自洽地解决碰撞中间过程中俘获多电子后的离子发生自电离向末态衰变的问题,并分析和比较了新的计算结果与实验结果     

质子-质子碰撞产生Θ+五夸克态过程中N(1710)的贡献

在相对论的框架下, 基于有效拉氏量, 在单π和单ρ介子交换的机制下, 我们推导了高能质子-质子碰撞过程中五夸克态产生过程反应截面. 利用已知的经验耦合常数和顶角形状因子, 研究了N^*(1710)核子激发态对反应截面的影响, 发现ρ介子交换在这些过程中起主导作用. 包括中间核子态N^*(1710)在质心能量为4GeV附近, 使反应截面增大几十倍, 其贡献是不可忽视的.     

核子–核子散射过程的研究和矢量介子交换势

在推广的手征SU(3)夸克模型下讨论了核子–核子散射过程和矢量介子交换势.给出了赝标π介子和矢量ρ和ω介子的GCM中心力的交换势和NN散射14个分波的相移.研究表明,矢量介子交换势可以替代单胶子交换势以解释核力的短程排斥.     

正负电子湮灭过程的核子激发态N*产生(英文)

目前,正负电子湮灭过程的核子激发态N*产生的实验数据主要来自于粲偶素能区。粲偶素衰变到核子激发态过程类似于其类时电磁形状因子测量过程,正反粲夸克短程湮灭提供了近乎于点源的胶子强子化过程。与γN,eN,πN反应互补,这一新的N*产生源具有同位旋和低自旋筛选的优势。综述了正负电子湮灭过程的核子激发态N*产生的实验情况和相关的唯象进展,同时讨论未来发展的一些新方向,如正负电子湮灭过程的核子激发态N*产物的一些新来源等。Up to now, the N* production from e+e- annihilations has been studied only around charmonium region. Charmonium decays to N*s are analogous to (time-like) EM form factors in that the charm quark annihilation provides a nearly pointlike (ggg) current. Complementary to other sources, such as πN, eN and γN reactions, this new source for N* spectroscopy has a few advantages, such as an isospin filter and a low spin filter. The experimental results on N* from e+e- annihilations and their phenomenological implications are reviewed. Possible new sources on N* production from e+e- annihilations are discussed.     

大型强子对撞机LHC上的ALICE实验

ALICE 大型离子对撞机实验(A Large Ion Collider Experiment)是欧洲核子中心(CERN) 的大型强子对撞机LHC 上的4 个主要国际合作项目之一。合作组包括36 个国家的132 个研究单位的约1200 位物理学家、工程师和技术工人。其中包括约200 多研究生。中国原子能科学研究院、华中师范大学和华中科技大学参与了ALICE国际合作。     

核子-核子碰撞截面的参数化公式

核子-核子碰撞截面(σ_NN)是描述原子核反应模型中的重要物理量。 核子-核子碰撞截面包括质子-质子碰撞截面（σ_pp）、中子-中子碰撞截面（σ_NN）和中子 质子碰撞截面（σ_np）, 它们随着核子能量与核物质密度的改变而变化。人们在目前研究中提出了多种核子-核子碰撞截面关于能量和核物质密度的参数化公式,通过计算12C+12C的完全反应截面,比较了不同入射能量下使用各种核子-核子碰撞截面参数化公式对12C完全反应截面的影响。 The nucleus-nucleus cross sections(σ_NN) include the proton-proton cross section, neutron-neutron cross section, and neutron-proton cross section. σ_NN change with the variations of the incident energies and the densities. Some parameterizations of σ_NNas a function of incident energy and density have been proposed in the theoretical and experimental study of nuclear reactions. Through the calculation of reaction cross sections of 12C+12C at different energies, the effect of different σ_NN parameterizations in the reaction cross sections of 12 are studied.      

类氦离子高双激发态电子关联效应的研究

采用超球坐标方法研究了类氦O⁶⁺高双激发态的电子关联效应、能级结构、辐射跃迁率和Auger跃迁率,并采用新的量子数集K,T,A标识这些双激发态的Rydberg系列.研究表明,在超球方法的框架下,能级结构、辐射跃迁率和Auger跃迁率均显示出规律性的变化. 关键词： 电子关联效应 高双激发态 Auger跃迁率     

Structure and Dynamical Evolution of Low Lying Nucleon Resonances

Within a multi-channels multi-resonances reaction model of pion nucleon reactions, we examine the properties of the nucleon resonances with masses less than 2?GeV. The Roper resonance and the second resonance in P ₁₁ are found to evolve dynamically from the same bare state. With the exception of the P ₁₃ and P ₃₁ resonances, our resonance pole positions agree well with the 3 and 4 star resonances listed by the Particle Data Group.     

Explicit Confinement Effect on the Helicity Amplitudes of the Low-Lying Nucleon Resonances

Calculations of helicity amplitudes for the low-lying nucleon resonances are displayed based on a non-relativistic constituent quark model with a harmonic oscillator confinement. The explicit effect of quark confinement is shown. Our results show that the effect plays sizable role on some transition amplitudes of S11 (1535) and D13(1520) resonances. The effect on the △(1232) transition amplitudes is less than 10%. However, the effect on the Roper resonance is remarkable but is inconclusive.     

Explicit Confinement Effect on the Helicity Amplitudes of the Low-Lying Nucleon Resonances

Calculations of helicity amplitudes for the low-lying nucleon resonances are displayed based on a non-relativistic constituent quark model with a harmonic oscillator confinement. The explicit effect of quark confinement isshown. Our results show that the effect plays sizable role on some transition amplitudes of S11(1535) and D13(1520)resonances. The effect on the △(1232) transition amplitudes islessthan 10%. However, the effect on the Roper resonanceis remarkable but is inconclusive.     

核子共振态的螺旋度振幅的计算

相对论夸克模型用来计算面和N^*的电产生振幅.介子云的贡献是一个重要的课题.计算表明考虑了介子云的作用对Δ和N^*(1440)螺旋度振幅的解释将会有明显的改进.这有助于进一步认识Roper共振态的性质.