【摘 要】
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相对论重离子碰撞实验的主要目标是研究强相互作用夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma,简称QGP)的性质。“大爆炸”理论认为这种新物质形态存在于宇宙形成的早期。因此,对QGP的研究对我们理解宇宙的演化,星体的形成,物质的基本结构和相互作用等有深远的影响。相对论重离子碰撞中形成的QGP存活时间极短,所处环境温度极高,以至于我们无法对其进行直接观测。幸运的是,碰撞后产生的大量末态粒子可
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相对论重离子碰撞实验的主要目标是研究强相互作用夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma,简称QGP)的性质。“大爆炸”理论认为这种新物质形态存在于宇宙形成的早期。因此,对QGP的研究对我们理解宇宙的演化,星体的形成,物质的基本结构和相互作用等有深远的影响。相对论重离子碰撞中形成的QGP存活时间极短,所处环境温度极高,以至于我们无法对其进行直接观测。幸运的是,碰撞后产生的大量末态粒子可以帮助我们探知它的形成和了解它的性质。各向异性流就是QGP的有效特征信号之一。带电粒子各向异性流系数vn的测量结果表明,QGP拥有与近乎完美流体一样的行为。在非对心碰撞中,碰撞重叠区域呈“杏仁”形状,这种初始几何空间的各向异性会由于QGP组分间的相互作用转换为末态动量空间的各向异性。与此同时,碰撞重叠区域核子分布的涨落也会导致末态流的涨落。对流和流涨落的测量可以为描述重离子碰撞中介质演化和碰撞初始条件的理论计算提供更多更严格的约束。进一步地,对鉴别粒子的流和流涨落的测量可以帮助我们更好地研究碰撞的初始条件,演化过程,和粒子的产生机制,以及探知系统的冻结条件。本文报告了大型强子对撞机(Large Hadron Collider)LHC上每核子对质心系能量5.02 TeV的铅核-铅核碰撞下ALICE(A Large Ion Collision Experiment)探测器测量的包含多奇异粒子的鉴别粒子各向异性流以及流的涨落的研究结果。多奇异粒子被认为散射截面较小,受强子相的影响较小,因此其各向异性流被认为能提供更多的部分子相的信息。首先,我们采用三个子事件的标量积的方法,测量了质心系能量(?)=5.02 TeV下铅核-铅核(Pb-Pb)碰撞中多奇异粒子的椭圆流v2以及三角流v3。测量结果显示多奇异粒子Ξ-+Ξ+和Ω-+Ω+在低横动量(pT)区间都遵循粒子质量排序(mass ordering),即在同一个较低pT区间较重粒子的v2和v3比较轻粒子要小。不过,在高pT区间Ξ-+Ξ+、Ω-+Ω+的v2和v3和较轻重子p+p以及Λ+Λ有着相似的行为。其次,我们还运用二粒子和四粒子累积的方法测量了 Pb-Pb碰撞中鉴别粒子π±,K±,p+p,Φ,Kg,∧+∧,Ξ-+Ξ+,Ω-+Ω+的椭圆流v2。不同于标量积方法,二粒子和四粒子累积方法只选择了位置分辨率更高的中心探测器对末态粒子方位角进行测量,此外由于四粒子累积的方法受非流效应影响小,所以这两种方法给出了更精确的椭圆流v2的测量。以上测量结果同样展示出鉴别粒子的v2在低pT区间有着粒子质量排序,在高pT情况下重子和介子分别成组。二粒子累积方法测得的椭圆流v2{2}和四粒子累积方法测得的椭圆流v2{4}受流涨落的影响不同。如果v2的概率密度遵从贝塞尔-高斯(Bessel-Gaussian)分布,则椭圆流的涨落可以通过概率密度分布函数的二阶矩进行量化。所以我们通过测量v2{4}和v2{2}的比值以及概率密度分布函数的二阶矩和一阶矩的比值F(v2)探究了流的涨落的特征。如果流的涨落没有明显的粒子种类依赖,那就说明流的涨落最主要源于初态几何的涨落。而我们在中心度40-50%和50-60%,1<pT<3 GeV/c区间发现了v2{4}/v2{2}和F(v2)的粒子种类依赖。这表明流的涨落不仅仅源于初态几何的涨落。最后我们将分析的测量结果与流体动力学模型的计算做了比较,发现测量结果能够对流体模型的初态条件提供一定的约束。
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