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.     

相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状(英文)

量子色动力学中夸克和拓扑胶子场的相互作用可以产生局域宇称和共轭电荷宇称不守恒,这也许能解释宇宙中物质-反物质的不对称性。在强磁场下,宇称不守恒会导致粒子按正负电荷分离,此现象称为手征磁效应。在重离子碰撞实验中对电荷分离的测量主要受物理本底的影响,大部分的理论和实验工作一直致力于消除或减少这些本底。在此综述了相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状。Quark interactions with topological gluon fields in QCD can yield local P and CP violations which could explain the matter-antimatter asymmetry in our universe. Effects of P and CP violations can result in charge separation under a strong magnetic field, a phenomenon called the chiral magnetic effect (CME). Experimental measurements of the CME-induced charge separation in heavy-ion collisions are dominated by physics backgrounds. Major theoretical and experimental efforts have been devoted to eliminating or reducing those backgrounds. We review the current status of these efforts in the search for the CME in heavy-ion collisions.     

相对论重离子碰撞的输运模型研究

美国的布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）的大量实验结果表明,在相对论重离子碰撞中已经产生了一种近似完美流体的强耦合部分子物质。基于一个多相粒子输运模型（AMPT）理论工具,对RHIC和LHC实验上的一些重要结果的开展了三个方面的理论研究工作（集体流、喷注淬火、手征磁效应）,研究结果揭示了初始的夸克胶子等离子体（QGP）能量密度涨落经过部分子输运演化产生末态粒子的各阶次的集体流、喷注和部分子物质的相互作用导致喷注的能量损失、末态相互作用严重影响手征磁效应的大小等物理过程作用机制。The experimental results from the BNL Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and the CERN Large Hadron Collider (LHC) show that a nearly perfect fluid (i.e. strong-coupling Quark Gluon Plasma) has been created in relativistic heavy-ion collisions. I introduce our theoretical results based on a multi-phase transport (AMPT) model. Several important topics such as collective flow, jet quenching, chiral magnetic effect, are addressed. The simulation results indicate that the initial fluctuations of energy density of the QGP lead to all orders of harmonic flows of final particles via parton cascade, the strong interactions between jet and the QGP make jet lose much energy, and the final state interactions play an important role to affect the initial chiral magnetic effect in relativistic heavy-ion collisions.     

极化电子与分子碰撞中的手征效应研究进展

本回顾极化电子与分子碰撞中的手征效应研究进展,着重描述电子二色性的特征,理论背景,实验方法和最近的实验结果。     

基于极化电子散射的分子手征效应研究

手征(chiral)概念是许多科学领域所关注的焦点，其研究也是探索生命起源和生命活动最吸引人的研究方向之一。本简要介绍近几年基于极化电子散射实验的分子手征效应研究的实验方法及结果，并展望了该领域的实验发展前景，以希望能在高灵敏度及新实验方法基础上更深入研究手征效应的物理内容。     

基于极化电子散射的分子手征效应研究

手征(chiral)概念是许多科学领域所关注的焦点,其研究也是探索生命起源和生命活动最吸引人的研究方向之一.本文简要介绍近几年基于极化电子散射实验的分子手征效应研究的实验方法及结果,并展望了该领域的实验发展前景,以希望能在高灵敏度及新实验方法基础上更深入研究手征效应的物理内容.     

相对论重离子碰撞与夸克物质

介绍了相对论重离子碰撞与夸克物质研究领域的有关最新进展.讨论了QCD热力学与量子输运理论,对于与QCD相变紧密联系的几个热点问题作了评述,最后分析了该研究领域在近期发展前景.     

极化电子与分子碰撞中的手征效应研究进展

本文回顾极化电子与分子碰撞中的手征效应研究进展。着重描述电子二色性的特征、理论背景、实验方法和最近的实验结果     

高能重离子碰撞中的靶核依赖性与非线性效应

本文讨论了高能重离子碰撞中的两种非线性效应—次级粒子的相互作用以及不等核过程的核内级联;分析了它们对末态粒子分布,特别是末态分布对靶核依赖性影响;用流体力学模型具体计算了快度分布的靶核依赖因子,计算结果与实验基本符合.     

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。     

相对论重离子碰撞中的线性背景与非线性效应

系统分析了p-A,¹⁶O-A和³²S-A过程快度分布的靶核依赖性.指出:将核子-核,核-核碰撞看成核子-核子碰撞的线性叠加的几何模型只能得到靶核指数α(η) 0.4.靶核碎裂区α(η)→1的实验数据表明,目前能量下的高能重离子碰撞中,非线性效应已不可忽略.流体动力学模型计算的结果能很好地描述不同射弹过程的靶核依赖性.     

同位旋和动量依赖的相互作用在重离子碰撞中的同位旋效应

引入同位旋自由度将同位旋无关的动量相关作用改造成同位旋和动量依赖的相互作用. 利用同位旋依赖的量子分子动力学理论研究了同位旋和动量依赖的相互作用对中能重离子碰撞中动量耗散和同位旋分馏的作用. 计算结果表明动量相关作用具有重要的同位旋效应，尽管它没有明显的改变原子核阻止(动量耗散)对于两体碰撞截面和同位旋分馏强度对于对称势的灵敏依赖性，但它对于以上两种灵敏性产生了明显的减弱作用. 故动量相关作用中同位旋效应研究对于定量的研究和确定同位旋非对称核物质状态方程是重要的.     

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.     

中能重离子碰撞动力学研究

利用改进的量子分子动力学模型(MQMD),通过研究能够标识中能重离子碰撞动力学过程的物理量:横动量、碰撞数、核物质密度及热化的时间演化过程,了解中能重离子碰撞系统的碰撞动力学和多重碎裂机制;同时对控制和影响这种碰撞动力学的各种动力学因素:状态方程、动量相关势和介质效应进行了分析和探讨.     

相对论重离子碰撞中强子气体膨胀过程的蒙特卡罗研究

利用AMPT蒙特卡罗产生器中的强子化程序模块ART1.0, 得到了强子化过程的演化图形, 并基于强子在不同时刻的空间分布图, 估算出了不同时刻的反应区域半径. 将所得结果与根据HBT关联得到的结果相比较, 定出了冻结为强子气体的时刻, 得到了合理的结果.     

The Effect of Secondary Collisions in the Rapidity Distribution in Relativistic Heavy Ion Collisions

Based on the participant model the effect of secondary collisions in relativistic heavy ion collisions is analyzed by introducing additional contributions in fragmentation regions. The rapidity distributions of n of NA35 and WA80 groups are well reproduced. Special improvement is shown in the target fragmentation region.     

Influence of Chiral Mean Field on Kaon In-plane Flow in Heavy Ion Collisions

The influence of the chiral mean field on the K⁺ in-plane flow in heavy ion collisions at SIS energy is investigated within covariant kaon dynamics. For the kaon mesons inside the nuclear medium a quasi-particle picture including scalar and vector fields is adopted and compared to the standard treatment with a static potential. It is confirmed that a Lorentz force from spatial component of the vector field provides an important contribution to the in-medium kaon dynamics and strongly counterbalances the influence of the vector potential on the K⁺ in-plane flow. The calculated results show that the new FOPI data can be reasonably described using the Brown & Rho parametrization, which partly takes into account the correction of higher order contributions in the chiral expansion. This indicates that one can abstract the information on the kaon potential in a nuclear medium from the analysis of the K⁺ in-plane flow.     

原子核阻止是核子–核子碰撞截面的可能探针

利用同位旋相关的输运理论,研究了不同中子–质子比的碰撞系统在中能重离子碰撞过程中,原子核阻止的同位旋效应及其对束流能量和碰撞参数的依赖性.计算表明对于所研究的4个碰撞系统,在从费米能附近到大约150MeV/u的较宽入射能量范围内,近心碰撞的原子核阻止强烈地依赖于核子–核子碰撞截面的同位旋相关性,而对称势对它的影响并不明显.故原子核阻止是提取介质中核子–核子碰撞截面的灵敏探针.研究还表明动量相关势对原子核阻止的重要作用是不可忽略的.