RHIC束流扫描能区正反粒子椭圆流劈裂的AMPT模拟分析

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为了探索QCD相图在较高重子化学势下的结构,RHIC(Relativistic Heavy Ion Collider)开始了束流能量扫描实验BES(Beam Energy Scan)。第一期束流能量扫描实验(BES-I)观测到了粒子与反粒子椭圆流劈裂的程度随碰撞能量的降低而增大的现象,说明作为产生QGP重要证据的椭圆流的组分夸克数标度在束流扫描能区较低能量下不再成立,同时平均横动量相对动力学涨落的结果表明在BES-I实验中可能发生了一阶相变。多相输运模型AMPT(A Multi-Phase Transport)包含了部分子相的相互作用以及夸克组合过程,能够用于研究核核碰撞的动力学演化过程。本文基于AMPT模型,研究RHIC束流扫描能区的椭圆流以及平均横动量的相对动力学涨落,以获得对该能区系统早期性质的认识。为了理解RHIC束流扫描能区正反粒子椭圆流存在差异的现象,我们研究了部分子级联、强子级联以及夸克组合过程对粒子与反粒子椭圆流及其差值的影响。在分析椭圆流的过程中,利用了模型中默认的反应平面。由AMPT模型获得了π+和π-、K+和K-的椭圆流,发现其粒子与反粒子的结果无明显差异。而对于p和(?),我们发现(?)的椭圆流明显大于p的椭圆流,并且二者椭圆流劈裂的程度随着碰撞能量的降低而增大。我们讨论了质子与反质子椭圆流劈裂的形成原因,包括部分子级联过程、夸克组合过程以及强子级联过程。重点研究了模型中的强子化机制对p和(?)椭圆流劈裂的影响,发现强子化机制对p和(?)椭圆流劈裂的形成有着不可忽视的贡献。通过将夸克动力学组合机制(Dynamical Quark Coalescence Mechanism,DQCM)引入AMPT模型,实现夸克在相空间中组合形成强子,并与原始AMPT模型中夸克在坐标空间中组合的结果进行了比较。由于椭圆流的大小依赖于粒子的横动量,并且与平均横动量的动力学涨落之间存在着关联,因此利用DQCM AMPT研究椭圆流时,分析强子化方式对与横动量相关的变量(如平均横动量的相对动力学涨落Φdyn)的影响可以更好地理解流的产生机制。我们用AMPT模型计算了碰撞能量√(SNN)=7.7–200 Ge V的Au+Au碰撞和√(SNN)=2.76 Te V的Pb+Pb碰撞中带电强子的相对动力学涨落Φdyn。计算结果表明在较高能量(200 Ge V和2.76 Te V)下,带电强子的Φdyn对强子化方式的改变不敏感;而在较低能量(19.6 Ge V)下,带电强子的Φdyn在这两种强子化方式下的结果存在明显差异。基于AMPT模型中系统不同演化阶段的强子信息,讨论了强子化方式对Φdyn的直接影响以及通过共振态衰变而产生的间接影响。将这两种夸克组合图像下的结果与实验结果进行比较,发现基于坐标空间组合图像的原始AMPT可以解释较高能量下的实验数据,基于相空间组合图像的DQCM AMPT可以再现大部分实验结果。基于DQCM AMPT和原始AMPT模型,分析了不同强子化方式下强子椭圆流和横动量谱的表现行为。首先分析夸克在坐标空间组合图像和相空间组合图像下强子横动量谱的特点,发现反质子的横动量谱对强子化方式的改变比较敏感。讨论了反质子横动量谱以及强子椭圆流对介子尺度和重子尺度的依赖,并分析了反质子椭圆流对介子尺度依赖的产生原因。针对质子与反质子椭圆流对介子尺度依赖程度不同的特点,研究了两种强子化方式下质子与反质子椭圆流及其差值的表现行为。结果表明,基于相空间组合图像的DQCM AMPT可以部分解释实验上的观测到的质子与反质子的椭圆流之差。最后我们将DQCM AMPT和原始AMPT中椭圆流的结果与实验数据进行了对比。
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