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位于美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)用于在实验室条件下产生接近大爆炸后大约几十微秒的宇宙早期极端条件的强相互作用的物质。一种具有强关联的夸克胶子等离子态(sQGP)被认为已经在RHIC的重离子碰撞中产生。研究QGP的未知行为和性质成为当前最感兴趣的物理学课题之一。电磁相互作用探针,例如双轻子,能够穿过重离子碰撞中产生的热密物质而只受到极小的末态作用,能够携带重离子碰撞中整个演化过程中的信息。它们被认为是研究sQGP的关键性的探针。
螺旋管径迹探测器(STAR)是RHIC上最大的实验装置。STAR近年升级完成的飞行时间探测器(TOF)使得双轻子的测量成为可能。本文中我们给出了在2009年RHIC的质心能量200 GeV的质子。质子碰撞和2010年RHIC的每核子对质心能量为200 GeV的金核-金核碰撞中双轻子对的产额的测量结果。质子-质子碰撞中的双轻子质量谱与由模拟轻介子以及重味夸克介子双轻子衰变得到的质量谱一致。从质子-质子碰撞中双轻子道测量到的ω介子的不变产额谱与PHENIX合作组已发表的结果一致。金核-金核碰撞中的ω介子的不变产额谱符合Tsallis爆炸波(TBW)模型拟合的预期。从质子-质子碰撞双轻子道中提取的φ介子和J/ψ介子的不变产额与之前已发表的测量结果相符合。测量得出新的η→e+e-衰变分支比上限为4.3×10-6,约为现有的分支比上限的五分之一。从双轻子谱中拟合得到的质子-质子碰撞中粲夸克的产生截面为0.96±0.10(stat.)±0.27(syst.)mb。
质子-质子碰撞中测得的双轻子谱为金核-金核碰撞中的研究提供了参考。与模拟结果相比,我们观测到的金核-金核碰撞中的双轻子产额在小不变质量区间是预计的产额的1.53±0.07(star.)±0.41(syst.)倍。双轻子质量谱与PHENIX的测量结果的比较将会在本文中给出。