天体物理、引力波及重离子碰撞中的物质

通过相对论性磁流体力学的计算知道,由双中子星合并产生的引力波对中子星内部是否存在夸克物质以及QCD物质状态方程的硬度度非常敏感。这些天文学上创造的热力学极限在20%以内跟某些快度、碰撞参数等条件下的相对论重离子碰撞产生的温度和密度相当。本文结合相对论模拟双中子星系统及实验室中重离子碰撞的结果,从而确定高密物质的状态方程和相结构。讨论了中子星合并后残留物的引力波发射,这将有助于了解夸克强子过渡的性质。     

自旋与手征动力学的输运模拟研究

自旋相关的物理是多个研究领域的热门课题。核子和夸克都是自旋为1/2的费米子,在非对心重离子碰撞中受到自旋-轨道相互作用以及磁场的影响,会产生有趣的自旋动力学,特别是在垂直于反应平面方向上会出现自旋极化。在相对论重离子碰撞中,由于产生了极端的高温高密环境,夸克可以近似看作无质量粒子,此时自旋动力学过渡为手征动力学。在外界电磁场、涡旋场作用下以及在电荷与手征荷不对称的条件下,会产生一系列手征反常效应。本文介绍我们课题组基于输运模拟在自旋与手征动力学方面开展的一系列研究工作,包括中能重离子碰撞及相对论重离子碰撞中粒子的自旋极化、理想体系及相对论重离子碰撞中的手征磁波等。     

相对论自旋流体力学

近年来,随着重离子碰撞实验中超子自旋极化与矢量介子自旋排列现象的发现,关于夸克胶子物质中自旋输运的理论研究也得到蓬勃发展,其中包括相对论自旋流体力学,它是描述自旋输运的流体力学理论.本文对相对论自旋流体力学的近期发展进行了综述,主要包括以下内容:1)相对论自旋流体力学基本方程的推导,包括宏观的唯象学推导、基于有效场论的推导以及基于输运理论的推导; 2)该理论框架的一些特殊性质,包括能动量张量中的反对称结构以及赝规范变换性质等; 3)在Bjorken和Gubser膨胀体系中的解析解及其对于重离子碰撞物理的意义.     

初步的纯光子谱的物理蕴含

基于相对论流体力学,指出了新近报道的首次实测的纯光子谱虽然具有线性,但并不意味着极端相对论性原子核碰撞后的系统在整体上达到了热平衡. 运用动态相变机制的计算结果可以预言,若强子化相变是一级相变,当碰撞能量高于200GeV/u时,纯光子谱将呈现凹形曲线,可以用作诊断夸克-胶子等离子体是否存在的信号.     

中高能重离子碰撞中的电磁场效应和手征反常现象

重离子碰撞可以产生极强的电磁场和高温高密量子色动力学(QCD)物质,诱导很多重要手征反常现象,例如手征磁效应和手征磁波.本文围绕手征反常现象中的诸多物理要素,详细介绍包括相对论重离子碰撞中不同碰撞系统和能量下的电磁场特性、同质异位素碰撞中寻找手征磁效应、手征磁波特性、中低能重离子碰撞中磁场效应等一系列与电磁场和手征反常现象相关的理论研究成果.相关研究有助于实验中寻找强相互作用中的电荷宇称(CP)破缺的证据,加深对QCD真空涨落和宇宙中正反物质不对称问题的理解.     

粒子数分布对s夸克及K－介子产生率的影响

基于相对论重离子碰撞所产生膨胀的热夸克-胶子等离子体火球模型,在考虑了火球内部的粒子数分布后,运用相对论流体力学方程,研究了s夸克和K^－介子的产生率,结果表明对总的s夸克和K^－介子产生率有很大地增强.     

RHIC能区Au+Au碰撞中带电粒子直接流与超子整体极化的计算与分析

非对心的相对论重离子碰撞中,不参与碰撞的核子会对参与碰撞的核子产生纵向拖拽,形成一个相对于纵向倾斜的夸克胶子等离子体(QGP)火球.同时,对撞的原子核可将巨大的轨道角动量沉积于QGP中,使其中的部分子沿系统总角动量方向发生自旋极化.在光学Glauber模型基础上,本文构建了倾斜的三维QGP初态条件,并结合3+1维黏滞流体力学模型CLVisc,研究了重离子碰撞的末态带电粒子的直接流和Λ/■超子的整体极化.计算表明,倾斜的初态条件与流体力学模型的结合能够较好地描述RHIC-STAR实验上观测到的直接流与超子整体自旋极化的数据.这为人们利用这些观测量进一步约束重离子碰撞产生的核物质的初始几何与运动学状态提供了理论依据.     

快度中心区强子物质输运系数和粘滞流体演化

用Chapman-Enskog方法计算了相对论性重离子碰撞快度中心区产生的π介子物质的输运系数,并建立了相应的粘滞流体力学方程,进而讨论了粘滞对π介子物质演化过程的影响.结果表明,粘滞将减缓快度中心区π介子物质的冷却速度.     

重离子引起的核反应(续完)

相对论能量下的重离子反应在低能核反应中,碰撞系统在相互作用的任何时刻都能看作在平衡之中,可是当弹核的速度大大超过核子在核内的速度时,就应当发生区域现象。其中最有趣的性质是核物质的压缩。在实验室条件下,相对论重离子碰撞是产生密度远高于普通核的核物质的唯一手段。另外,用很高能量密度的重弹核可以遍及到核内很大的区域。因此,相对论重离子碰撞是研究高密度高温下的核物质的唯一工具。     

重离子碰撞中的轻矢量介子光生过程(英文)

计算了相对论重离子碰撞中轻矢量介子(ρ,ω和φ)的光生过程。基于窄-宽近似,严格推导了相对论重离子碰撞中ρ,ω和φ半弹性和非弹性光生过程的遍举和单举横截面。从数值结果可以看出对于p-p碰撞,光生过程的贡献是不重要的,但是对于pT2.5 GeV Au-Au碰撞和pT3 GeV Pb-Pb碰撞,轻矢量介子光生过程的贡献是明显的。     

Extended Kelvin Theorem in Relativistic Magnetohydrodynamics

We prove the existence of a generalization of Kelvin's circulation theorem in general relativity which is applicable to perfect isentropic magnetohydrodynamic flow. The argument is based on a new version of the Lagrangian for perfect magnetohydrodynamics. We illustrate the new conserved circulation with the example of a relativistic magnetohydrodynamic flow possessing three symmetries.     

相对论重离子碰撞的趋平衡问题

从相对论ＢＵＵ理论出发,研究了１ＧｅＶ／ｕ能区重离子碰撞全局和局域平衡性质．研究结果表明,在该能区平均场对反应动力学过程仍有相当的作用;对有限核系统的反应动力学过程的时间演化的研究表明,有限核系统未能达到全局平衡,在中心区基本达到局域平衡．因而在该能区的重离子碰撞中引入完全热平衡概念时,需谨慎考虑．The equilibration in relativistic heavy ion collisions for systems 16 O+ 16 O, 40 Ca+ 40 La and 139 La+ 139 La is studied with RBUU theory. We have found that the mean field still plays a role in addition to the collision term in the equilibration process in relativistic heavy ion collisions at energy around 1 GeV/u. For finite systems, the systems do not reach complete equilibrium. But at the center zone, the local equilibrium is almost reached.     

Tetraquarks Production in Quark-Gluon Plasma with Diquarks

We present a way to calculate tetraquarks ratios for quark gluon plasma with diquarks, The ratios of tetraquarks over baryons produced from quark matter are high than hadronic gas model limits. It is a better way to search for four-quark states in relativistic heavy ion collisions. It may become a criterion to judge whether quark-gluon plasma has formed to search for four-quark states in relativistic heavy ion collisions.     

高能重离子碰撞中产生的末态粒子的横质量谱(英文)

基于多源理想气体模型, 用两个方程分别描述了高能重离子中心碰撞中产生的p, K±和π±的横质量分布。在忽略末态粒子的相对论效应的情况下, 除π±外, 计算结果可近似地描述实验结果。考虑了源的次级样本后, 发现计算结果与高能Au-Au和Pb-Pb中心碰撞的实验结果符合得较好。 Based on the multisource ideal gas model, which do not consider the dynamic mechanism of particles, two formulae are given to describe the transverse mass distributions of protons, kaons and pions produced in central heavy ion collisions at high energies. In the case of neglecting the relativistic effect, our calculated results approximately describe the experimental data, except for pions. By considering the sub samples of the sources, it is found that our calculated results are in good agreement with the experimental data in the central Au Au and Pb Pb collisions at high energies.     

Rayleigh-like distribution of particle transverse momenta in collisions at high energies

The transverse momentum distributions of final-state particles produced in collisions at high energies are studied by using a two-component Rayleigh-like distribution. This representation is based on Liu's multisource ideal gas model which describes protons and fragments in high energy nucleus-nucleus collisions. The calculated results are in good agreement with the experimental data of Au-Au, Cu-Cu, d-Au, and pp collisions at the relativistic heavy ion collider energies. The experimental particle momentum distributions of p-Be collisions at 6.4, 12.3, and 17.5 GeV/c, as well as Au-Au collisions at 1.5 AGeV are well described by a model based on a single Rayleigh-like distribution of particle transverse momenta.     

相对论重离子反应的热化过程

本文从相对论BUU理论出发研究了1GeV/n能区重离子反应全局(global)和局域(local)平衡性质,计算表明在该能区平均场对反应动力学过程仍有相当的作用;对有限核系统的反应动力学过程的时间演化的研究表明,有限核系统无论全局的还是局域的平衡均未能达到完全平衡,因而对有限核系统重离子反应基于完全热平衡概念的适用性值得怀疑.     

(S_(NN))~(1/2)=130GeV时Au Au碰撞中的反重子与重子比率

按照夸克随机组合的简单组合模型,本文通过分析得出重子反重子比率与夸克反夸克平均产生几率的关系．进一步计算了相对论重离子碰撞过程中各种反粒子与粒子的比率,不需要任何额外假定, 预言的比率与RHIC加速器时Au Au碰撞STAR实验的结果基本一致．表明夸克组合模型能够解释相对论重离子碰撞过程的反粒子与粒子比率．     

非静态球形夸克-胶子等离子体的2π干涉学的检测

提出了一种相对论重离子碰撞中强子物质生成时的π膨胀源模型. 得到了该模型中的小相对论动量区域的2π关联函数及表观π源参数R_a与实际π源参数R_e的关系. 这一关系与QGP生成时的关系有所区别. 这一区别可以用来检测相对论重离子碰撞中产生的非静态球形夸克-胶子等离子体的存在性. 两个关系也显示了一种标度行为.