高能强子–强子碰撞中喷注性质的蒙特卡洛研究

在喷注“圆锥判定法”的基础上,对高能强子–强子碰撞中产生的喷注(微喷注)的性质进行了蒙特卡洛研究.采用以喷注动量为z轴的“喷注坐标系”,给出了表征喷注性质的各物理量在新坐标系中的分布情况.结果表明,圆锥判定法能够作为一种有效手段来对高能强子–强子碰撞和相对论重离子碰撞中发生的硬和半硬过程开展实验研究.由有喷注事件和无喷注事件的多重数分布可以看到,E_t=2GeV是用圆锥法确定喷注的合理的横能截断值.     

高能强子–强子碰撞中喷注内部动力学起伏的蒙特卡洛研究

用蒙特卡洛方法对CERN-SppS对撞机质子–反质子对撞中由圆锥法判定的(微)喷注内部的动力学起伏进行了研究.结果表明,喷注内部的动力学起伏近似地和SpS静止靶强子–强子碰撞中的动力学起伏一样,呈现为纵–横各向异性,而在横向平面内各向同性的特征.     

高能强子–强子碰撞喷注内部动力学起伏的自仿射分析

对CERN-SppS对撞机能区的质子–反质子碰撞事件中产生的喷注(微喷注)内部的动力学起伏进行了自仿射分析.按圆锥法判定由蒙特卡洛事件产生器产生的事件样本中的喷注(微喷注).通过一维阶乘矩的研究得到自仿射的赫斯特指数.按照所得到的赫斯特指数进行三维自仿射分析,在双对数图上得到较好的直线.从而进一步证明,喷注内部的动力学起伏近似地和SPS静止靶强子–强子碰撞中的动力学起伏一样,呈现为纵–横各向异性,而在横平面内各向同性.     

高能强子–强子碰撞中喷注的产生与演化过程的动力学起伏

用蒙特卡洛方法对630GeV/c质子–反质子碰撞中的无偏样本、喷注事件样本和喷注内样本中的动力学起伏进行了研究.结果表明,喷注事件样本和电子–正电子对撞的全事件样本相似,近似地有各向同性的动力学起伏,而喷注内样本则和电子–正电子对撞的喷注一样,有类似于强子–强子碰撞软过程的各向异性动力学起伏.这表明,强子–强子碰撞中喷注的产生和演化分别和电子–正电子碰撞中喷注的产生和演化有类似的动力学性质.     

核–核碰撞中喷注淬火导致的双强子产生压低

通过考虑喷注淬火效应,分析了相对论性高能重离子碰撞中双强子的产生.结果表明,喷注淬火压低了大不变质量谱和大横动量的双强子的产生.与质子–质子碰撞的情形类似,核–核的擦边碰撞(碰撞参数很大)产生的强子有很强的背靠背的关联.在核–核对心碰撞(碰撞参数很小)中,由于喷注穿过强作用物质导致的喷注淬火介质效应,产生的强子的背靠背的关联几乎消失.     

高能强子–强子碰撞中硬软过程的比较分析

根据QCD中“圆锥定义”来确定喷注,对高能强子-强子碰撞中的硬、软过程作细致的分析.用Pythia产生蒙特卡罗模拟样本,得到的喷注赝快度分布在中心区有平台,喷注内部的粒子密度和横能密度,随离喷注轴的距离指数地下降,比较发现对整个事件样本,单事件平均横动量或最大横动量与多重数是正关联的,而对喷注事件它们是负关联的.引入两个物理量来描述喷注事件的硬、软程度.发现它们与单事件平均横动量是正关联的,而与多重数是负关联的.表明用单事件平均横动量比用多重数能更好地描述喷注事件的硬软程度.     

识别Z玻色子喷注的卷积神经网络方法

高能物理中喷注识别任务是从背景中识别出感兴趣的特定信号,这些信号对于在大型强子对撞机上发现新的粒子,或者新的过程都有着非常重要的意义.量能器中产生的能量沉积可以看做是对喷注的一种拍照,分析这样产生的数据在机器学习领域中属于一个典型的视觉识别任务.基于喷注图片,本文探索了利用卷积神经网络(convolutional neural networks,CNNs)识别量子色动力学背景下的Z玻色子喷注,并与传统的增强决策树(boosted decision trees,BDTs)方法进行了对比.在本文利用的输入前提下,三种相关的性能参数表明,CNN比BDT带来了约1.5倍的效果提升.除此之外,通过最优与最差的喷注图与混淆矩阵,说明了CNN通过训练学习到的内容与整体识别能力.     

对Z0三喷注事例中色联接敏感可观测量的研究

将末态部分子的色分离联接引入JETSET事例产生器,通过用喷注的DURHAM判据y_cut及用喷注夹角限制事例形状,对Z⁰衰变进行三喷注事例挑选,发现可以得到对色联接敏感的三喷注事例.对于这类事例,末态强子的平均带电多重数及胶子喷注中的一系列可观测量对色联接的敏感性随y_cut值的减小而增大;在小y_cut值时,色中性流和色分离两种联接导致了显著差别.使通过实验测量鉴别部分子的色联接成为可能.     

极化初态QCD喷注

本文按微扰QCD理论, 用维数正常化方法计算了极化正负电子湮灭产生强子的两喷注角分布, 三喷注角分布; 讨论了极化初态引起的方位角分布不均匀性; 计算了截面对ε´,δ的依赖关系至平方阶, 并给出解析结果; 讨论了该依赖关系对G.Sterman和S.Weinberg的结果的修正.     

Z0能区正负电子湮没强子多重数分布的近泊松形式与肩状结构

对Z⁰能区91.2GeV正负电子湮没产生强子末态的事例,分别针对全喷注和双喷注在不同快度窗口的单、双半球空间内进行多重数分布的泊松拟合.根据/D参量及拟合度得到近泊松形式,与有关理论模型进行了比较,并讨论了与KNO无标度性的关系.分析了偏离泊松形式的有关参数与非独立粒子发射及关联强度之间的联系.利用JADE喷注分析法讨论了中心快度区的“肩状结构”.     

高能电子–正电子碰撞产生的喷注内部分形性质的蒙特–卡洛研究

用蒙特–卡洛方法研究了91.2GeV e⁺e^－碰撞产生的喷注内部的分形性质.采用一个新变量r得到了很好的反常标度性.研究了不同阶标度指数之间的关系,得到了喷注内部强子系统的Lévy指数,并和电子–正电子碰撞及强子–强子碰撞的相应指数作了对比.讨论了结果的意义.     

夸克胶子喷注的人工神经网络识别研究

为了将人工神经网络用于高能物理中对喷注的分类识别,用从高能正负电子对撞的蒙特卡洛模拟中得到的不对称三喷注事件中的夸克喷注和胶子喷注的平均多重数、平均横动量和两类喷注所对的夹角的平均值作为输入BP神经网络的3个特征参量,对2?.5—2?2?.5GeV能区的8个能量间隔进行等精度的训练.用训练好的神经网络模型对不对称三喷注事件中的夸克喷注和胶子喷注样本进行检验判定,并对混合喷注样本进行分类识别.所得结果表明,有望将人工神经网络用于高能正负电子对撞产生的喷注的分类分析.     

铁乳胶室中的簇射转换曲线的特征与γ/强子分辨

利用加速器高能物理实验中通用的探测器模拟软件GEANT3对于铁乳胶室进行了室内模拟,研究了级联簇射转换曲线及半宽度的性质,讨论了利用半宽度分布将簇射起始深度Δt<6c.u.的簇射事例中的强子与γ线区分开来的可能性.给出了在铁乳胶室实验中行之有效的区分γ/强子的联合判选标准.     

超高能软强子作用的Chou–Yang模型

用Chou-Yang模型构造了一个用于s=26GeV到22TeV的软强子非单衍相互作用MonteCarlo产生器.结合大横动量喷注产生过程的pQCD计算和相应的部分子强子化方案,较好地再现了高能区实验的结果.平滑地外推到超高能区,预言了非弹性度随能量下降的趋势.     

夸克喷注和胶子喷注硬度特性的研究

用蒙特卡洛模拟方法研究了Z⁰强子衰变中的三喷注事件.用b标记方法辨别,得到夸克喷注和胶子喷注.定义了一个新的物理量—硬度.分别计算了发射了胶子的夸克喷注和胶子喷注的硬度分布.通过胶子和夸克喷注的平均多重数和平均横动量对硬度的依赖性以及他们的多重数和横动量在相同硬度区间内的分布情况的计算与比较,发现夸克喷注和胶子喷注的硬度特性有显著的差别.夸克喷注的特性几乎与硬度无关,而胶子喷注的特性与硬度之间存在较强的关联.当Hd>10GeV时,胶子喷注的平均多重数和平均横动量都明显地大于夸克喷注的平均多重数和平均横动量;而当H_d<6GeV时,结果正好相反.这表明,只是对于较硬的胶子,胶子喷注比夸克喷注“胖”的结论才能成立.     

e+e－湮没成两喷注中的半单举分布及多重数分布的快度依赖性

本文假设夸克的快度分布是四动量守恒限制下的均匀分布,通过Monte-Carlo计算,得到了轻夸克喷注中末态强子的半单举分布以及不同快度区间内的多重数分布,讨论了它们的基本特征,并与现有的平均喷注实验数据作了比较.     

在电子-质子碰撞中识别瞬子末态方法的蒙特卡罗研究

在e⁺p深度非弹性散射的光子胶子融合过程中有可能出现瞬子. 这是 一类特殊的事件, 称为瞬子参与的深度非弹性散射事件. 本文用蒙特卡罗事件产生器QCDINS讨论了在瞬子参与的深度非弹性散射事件中识别瞬子末态和流喷注的方法. 对各种不同方法作了对比研究. 找到了一种能使重建得到的喷注能量、瞬子能量、瞬子质量与强子化前的取值均比较接近的最佳方法.     

相对论重离子碰撞中的软探针和硬探针

简要回顾了高能核碰撞中夸克胶子等离子体的软探针和硬探针的一些最新进展,主要内容集中在相对论重离子对撞机和大型强子对撞机实验中各向异性集体流和喷注淬火的理论和唯象研究,对小系统中集体流的来源也做了简要的讨论。对于软探针,讨论了初态三维涨落和碰撞几何各向异性、相对论流体力学演化、末态各向异性集体流以及集体流的涨落、关联和纵向去关联等。通过与实验数据作系统的比较,可以探测重离子碰撞中夸克胶子等离子体的动力演化和各种输运性质。对于硬探针,集中讨论了部分子能量损失和喷注淬火对部分子味道的依赖性、重味夸克在夸克胶子等离子体中的强子化、整体喷注在核介质中的演化以及核介质对喷注的响应等。细致分析相关的观测量,可以帮助我们更全面地了解相对论核碰撞中喷注与核介质的相互作用以及重味粒子的生成。对于小系统,讨论初态和末态效应在解释小系统中轻强子和重味强子的集体流方面的贡献,这有助于我们理解大碰撞系统中集体流的起源成因。     

在高能加速器上寻找自由夸克

自从Gell-Mann[1]最早提出带分数电荷的夸克假设以来,用夸克理论统一解释强子谱和高能强子现象,获得了很大的成功[2].现在人们对于夸克已经不感到陌生了.在高能正负电子对撞实验中,观察到终态强子空间分布的双喷注现象,更明确地显示了夸克的“踪迹”. 人们迫切地希望直接观察到     

s=630GeV pp碰撞中微喷注的新分析

根据喷注判定的圆锥法来判断喷注,重新分析了UA1-1985年的s=630GeV非单衍pp碰撞实验数据. 分析发现对事件样本,单事件平均横动量p_t与多重数n是正关联的,而对喷注事件子样本则是负关联的;分析了微喷注产生的关联和退关联,表明微喷注产生来源于非软过程和高阶效应;并首次从实验上观测到微喷注间存在大快度间隔内无粒子的事例,分析了微喷注产生时存在大快度gap的迹象.