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随着欧洲核子物理研究中心的大强子对撞机(LHC Large Hadron Collider)的运行,相对论重离子碰撞研究已经成为21世纪有重大研究意义的前沿研究领域之一。相对论重离子碰撞是唯一能提供在实验可控环境下研究极端高温和高密物质的重要手段。它的研究目标之一是发现新的物质形态,即探索夸克—胶子等离子体以及在部分子层次上新的自由度和新的物理。 本文主要研究相对论重离子碰撞色玻璃态凝聚(Color Glass Condensate CGC)或胶子饱和问题。较早提出CGC的是HERA实验,公布了胶子分布函数随分数动量x变化关系曲线,认为在高能情况下,核子(或核)内的组分的比例会发生改变,即胶子的数目增长非常迅速,但组分夸克的增加量却非常有限,以致于胶子在核子(或核)内占主要地位,导致了胶子数目在有限的空间出现饱和现象,描述这种态主要考虑到胶子的色自由度,因此称这种状态为色玻璃凝聚态,又称为胶子饱和态。 较早利用胶子饱和特性研究RHIC能区的相对论重离子碰撞多强子产生特性是Kharzeev, Levin, and Nardi(KLN)。KLN模型的主要特点是根据相对论重离子碰撞初态胶子饱和特性,利用经典色场理论给出了标度不变的函数形式,分别给出了胶子分布对碰撞能量、中心度以及快度等关系。KLN模型认为末态相互作用对部分子分布影响较小,因此对应的胶子分布即为末态带电强子分布。讨论RHIC能区带电强子中心快度分布特征时,KLN模型能较好解释中心快度区间的实验结果。但是KLN理论在讨论射靶弹快度区的末态带电粒子多重数分布时,出现了一些问题,呈现上翘现象,不能解释实验,于是对他的模型作了一些修正。 从三个方面对胶子饱和模型作了修正,第一、还原了模型中的数学计算;第二、考虑了末态演化作用,加入了Cooperfrye流体力学;第三、对动量分数x作了重新标度。综合三方面的修正,发现在大赝快度区的上翘部分被拉下来,与实验数据符合得很好。 胶子饱和理论中对胶子饱和度并没有给出明确的定义,通过将胶子饱和度与化学溶解度进行类比,给出了明确的定义,即:在有限的核内,在一定的能量情况下,胶子数目达到饱和时的胶子横动量大小。