發(fā)布時間：2020-11-16 13:32

　　 夸克和膠子被認為是基本粒子,它們之間的相互作用可以用量子色動力學(QCD)進行描述,即:在普通的核物質相中這些夸克和膠子被禁閉在核子內,從核物質內提取出自由的夸克是不可能的。格點量子色動力學(LQCD)預言,在極端高溫、高密條件下,夸克和膠子從核物質中退禁閉出來變成自由的夸克和膠子,形成夸克膠子等離子體(Quark-Gluon-Plasma,QGP)。這種QGP物質相被認為存在于宇宙大爆炸后的瞬間,之后宇宙迅速的膨脹冷卻形成穩(wěn)定的核物質相即當今宇宙。研究QGP的形成過程以及它的性質,能夠幫助我們了解宇宙的演化。因此,對QGP產生及其性質的研究,已成為高能核物理領域研究的重要課題之一。在實驗室條件下,人們利用建造的相對論重離子對撞機(Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC)和大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)等大型實驗裝置加速束流進行碰撞,從而研究QGP的產生及其性質。LHC位于歐洲核研究中心(CERN),是目前世界上最大的粒子加速器,而大型重離子對撞機(A Large Ion Collider Experiment,ALICE)是LHC上運行的主要實驗之一,它的主要目的是通過重離子碰撞研究QGP的產生過程及其性質。實驗室中,QGP存在時間極短,人們一般無法直接觀測,只能通過末態(tài)產物的信息檢驗和判斷QGP是否產生,從而研究它的性質。在碰撞過程中,碰撞束流經過超導電磁場加速到接近相對論光速發(fā)生碰撞,束流內部核子因碰撞而互相傳遞、轉移橫動量,當核子內部轉移的橫動量很大時的過程稱之為硬散射(Hard Scattering)。硬散射過程會產生背對背的高橫動量部分子(夸克和膠子),這些高橫動量的部分子經過輻射,最終強子化為末態(tài)穩(wěn)定存在的強子。來自同一硬散射過程的部分子碎裂出來的強子束流會準直在一個有限的空間,這些強子所形成的束流稱為噴注(jet)。而硬散射過程產生的部分子由于方位角的背對背最終形成兩個背對背的噴注,它們之間的夾角△φ≈π,能量近似相等,這樣產生的一對噴注稱為雙噴注(Dijet)。在重離子碰撞中,極端高溫高密環(huán)境形成QGP熱密物質,硬散射產生的部分子在穿越QGP時,會與熱密物質發(fā)生相互作用從而損失能量,這種現(xiàn)象被稱為噴注淬火(Jet Quenching)。損失的能量,會改變噴注的飛行方向和能動量,從而導致雙噴注之間的夾角偏離△φ≈ π和背對背噴注之間的能量不對稱,由于噴注產生于碰撞初期,早于QGP的生成,因此這些性質的改變能夠反映QGP物質對噴注的相互作用信息,因此,噴注是研究QGP信號的重要探針。本論文的研究工作,正是基于噴注作為QGP研究的重要探針開展,研究雙噴注之間的橫動量不對稱性。目前,ATLAS和CMS通過研究高橫動量雙噴注的方位角和橫動量,得到了雙噴注在核-核碰撞中的方位角加寬以及橫動量的不對稱性。而通過研究末態(tài)帶電粒子的產額及其性質我們知道,硬散射過程產生的低橫動量的噴注與QGP熱密物質的相互作用過程更加復雜,對能量損失更為敏感,因而對低能噴注的研究能更好更細致的探究QGP的性質。本課題主要期望,利用ALICE特有的探測器對低橫動量的噴注展開研究,通過與相同條件下的質子-質子碰撞結果比較,測量低能雙噴注橫動量不對稱性,研究噴注淬火現(xiàn)象。本次分析,我們利用2015年ALICE探測器采集的質心碰撞能量為5.02 TeV的數(shù)據(jù)樣本。首先對數(shù)據(jù)樣本進行質量檢測(Quality Assessment),確保選擇的數(shù)據(jù)來自真實的物理碰撞過程,并對數(shù)據(jù)進行物理選擇。然后對徑跡和噴注進行蒙特卡洛(Monte Carlo)分析,為后面的修正做鋪墊。最后,研究質子-質子和鉛-鉛碰撞中的雙噴注橫動量對稱性,通過對比分析,研究噴注淬火效應對雙噴注性質的影響。
【學位單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O572.243
【部分圖文】：

和碰撞中心度，以及研究夸克膠子等離子體這一新物質相的實驗闡述研究生期間分析此課題的動機。??模型??理中，標準模型（Ｓｔａｎｄａｒｄ?Ｍｏｄｅｌ，ＳＭ）是描述基本粒子和粒子間標準模型共６１種基本粒子，包含費米子和規(guī)范玻色子，圖１．１展細信息規(guī)范玻色子是自旋ｓ?＝?１的粒子，包括光子（Ｙ）、膠子（ｇ?）、子是自旋ｘ?＝?１／２的粒子，每個費米子都對應一個反粒子，包括６�？淇诉�有一種稱為“味道”的自由度，目前發(fā)現(xiàn)的夸克共有６上（ｕ），下（ｄ），奇異（ｓ），粲（ｃ），底（ｂ）和頂⑴夸克。費米子可代由４種基本粒子組成，第一代基本粒子由于其質量小比較穩(wěn)定基本粒子不穩(wěn)定，它們會在十分短的時間內衰變成第一代粒子ｒａ要區(qū)別是夸克參與強相互作用，而輕子不參與強相互作用。自然夸克組成，稱為強子。強子分為兩類：重子和介子。重子由三種質子（ｕｕｄ）和中子（ｕｄｄ）。介子由一個夸克和一個反夸克組成，比ｓｉｉ）和？ｔ＋（ｕＺ）。??１ｓｔ?２ｎｄ?３ｒｄ?：??

用和弱相互作用。粒子之間的相互作用通過媒介粒子進行，比如：光子傳遞的是電??磁相互作用，而膠子傳遞強相互作用，…＂和，玻色子傳遞弱相互作用，而夸克和??輕子在希格斯場中通過希格斯玻色子的交換產生質量，如圖１．２所示。電磁相互作??用可以用量子電動力學（ＱＥＤ）描述，而夸克和膠子之間的強相互作用可以用量子色??動力學（ＱＣＤ）描述。??１?＼?／?ｐｈｏｔｏｎ?／?Ｉ??＼?Ｈ丨ｇｇｓｂｏｓｏｎ?Ｉ??ｗｅａｋ?ｂｏｓｏｎｓ??圖１．２基本粒子的相互作用??Ｉ．２量子色動力學（ＱＣＤ）??量子色動力學理論是描述強相互作用的非阿貝爾規(guī)范場理論，“非阿貝爾”意??味著不可對易性，即描述三種色荷的矩陣間的乘法是不可對易的。部分子（夸克和膠??子）之間的強相互作用是通過交換色荷進行的，色荷類似于量子電動力學（ＱＨＤ）的電??荷。電荷分為正電荷和負電荷，而色荷有三種：紅、藍和綠，以及對應的反色荷，??分別為：反紅、反藍和反綠。傳遞色相互作用的膠子本身也是帶色荷的，因而膠子??之間也有色相互作用，這種性質導致ＱＣＤ具有迥異于ＱＥＤ的性質。每一個夸克??攜帶單一色荷⑶

碩士學位論文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??Ｖ?＝?－－＾－?＋?ｋｒ，?（１３?ｒ??表示強相互作用的耦合常數(shù)，ｒ表示夸克之間的距離，ｙｔ＾ｌＧｅＶ／ｆ增加，第二項起主導作用，導致夸克禁閉。而漸進自由和夸克禁個主要性質。??爾勢表達式可以得出，夸克和反夸克之間的勢能與ｒ和耦合常數(shù)有反夸克之間的距離增加，勢能增加，正反夸克分離，在真空中，產和反夸克對，詳細過程如圖１．３所示。??
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本文編號：2886290