發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 19:22

　　 相對論重離子碰撞可以產(chǎn)生夸克膠子等離子體(QGP),也可以產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁場和流體渦旋場。這些強(qiáng)場可以導(dǎo)致手征磁效應(yīng)(CME)和手征渦旋效應(yīng)(CVE)等反常輸運(yùn)現(xiàn)象。它們分別是指磁場和渦旋場誘導(dǎo)出沿著磁場和渦旋方向的矢量流。在重離子碰撞實(shí)驗(yàn)中,人們期望它們分別導(dǎo)致電荷分離效應(yīng)和重子分離效應(yīng)。目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性地支持這些效應(yīng)的預(yù)言,但是還沒有強(qiáng)有力的證據(jù)顯示它們是觀測量的唯一來源,還存在其他背景信號的干擾。在理論研究方面,目前要解決的一個(gè)問題是:為了定量地給出這些效應(yīng)的預(yù)言,必須首先掌握磁場和渦旋在重離子碰撞中的時(shí)空演化信息。在磁場方面,本文首先介紹了重離子碰撞初始時(shí)刻的磁場分布。在該時(shí)刻,高速運(yùn)動的兩個(gè)原子核會產(chǎn)生一個(gè)超強(qiáng)的磁場,如果僅考慮磁場在真空中的自由演化,則這個(gè)磁場隨時(shí)間衰減得極快,不足以產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)上可測的電荷分離效應(yīng)。在真實(shí)的情況中應(yīng)該考慮QGP物質(zhì)具有歐姆電導(dǎo)率,電介質(zhì)中的感應(yīng)電流可以延緩磁場的衰減。在此基礎(chǔ)上,本文又考慮了手征磁效應(yīng)對磁場演化的影響。包含了手征磁效應(yīng)的磁場演化可以用反常麥克斯韋方程來描述。我們通過用矢量球諧函數(shù)對磁場進(jìn)行展開的方法對反常麥克斯韋方程進(jìn)行求解。從其結(jié)果可以清晰地看出磁場隨時(shí)間的演化行為包含了一個(gè)增長模式。它的來源是:在手征磁效應(yīng)中,磁場誘導(dǎo)一個(gè)沿著磁場方向的電流,而這個(gè)電流又進(jìn)一步產(chǎn)生磁場,這種正反饋模式會使磁場存在增長模式。由于手征磁效應(yīng)來自于左手費(fèi)米子和右手費(fèi)米子之間的的數(shù)量差,如果在一個(gè)物理的體系中費(fèi)米子的螺旋度和磁場的螺旋度可以互相轉(zhuǎn)化,那么當(dāng)磁場出現(xiàn)增長模式的時(shí)候,其螺旋度的增長會壓低左右手費(fèi)米子的數(shù)量差,從而減小手征磁效應(yīng)和磁場增長的速率。我們的數(shù)值計(jì)算和解析得到的磁場漸進(jìn)解都顯示在系統(tǒng)總螺旋度守恒的模型中,磁場的增長模式最終得到了抑制而不會導(dǎo)致磁場的發(fā)散。在渦旋方面,本文研究了渦旋場在QGP中的空間結(jié)構(gòu)。渦旋是速度場的旋度。它可以來自于非對心碰撞中的初始軌道角動量所帶來的剪切流,也可以來自于火球的非均勻膨脹,包括橫向流在橫平面上的各向異性如橢圓流,以及橫向流對縱向坐標(biāo)存在的依賴關(guān)系。不同來源的渦旋場具有不同的空間結(jié)構(gòu):由軌道角動量產(chǎn)生的渦旋場整體上沿著角動量的方向并垂直于反應(yīng)平面;而由火球的非均勻膨脹產(chǎn)生的渦旋場在不同的區(qū)域方向相反,呈現(xiàn)環(huán)狀或四極矩結(jié)構(gòu)。在重離子碰撞實(shí)驗(yàn)中,超子的極化可以作為一個(gè)探針來提取火球中渦旋場的時(shí)空信息。我們通過多相輸運(yùn)(AMPT)模型模擬了火球的集體演化過程,計(jì)算了渦旋場以及Λ超子的極化。在我們的結(jié)果中,和軌道角動量相關(guān)的Λ超子的整體極化和已有的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果能夠符合。我們還計(jì)算了和火球非均勻膨脹相關(guān)的Λ超子的局域極化,希望能夠在未來的實(shí)驗(yàn)中測量。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O571.6
【部分圖文】：

因而末態(tài)粒子譜與原子核的單個(gè)核子獨(dú)立進(jìn)行碰撞的疊加是不同的，這??是支持ＱＧＰ被產(chǎn)生的重要依據(jù)之一。??下面我們以橢圓流巧為例加以說明。圖１．３展示了橢圓流％的產(chǎn)生原因。??在圖中我們看到，非對心碰撞的兩個(gè)原子核在重疊區(qū)域中產(chǎn)生近似橢球的系統(tǒng)。??當(dāng)它膨脹時(shí)，流體壓強(qiáng)梯度的各項(xiàng)異性使它沿ｚ軸膨脹更快，最終導(dǎo)致末態(tài)強(qiáng)??子各向異性的橫動量分布。這個(gè)效應(yīng)被末態(tài)強(qiáng)子方位角分布的傅里葉展開式中??的二階項(xiàng)的系數(shù)所體現(xiàn)，也就是楠圓流??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??ｉ?Ｐｌ??／?ｙＭ＾ｋ?羅＇，?Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?？??：Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｐａｃｅ?Ｍｏｍｅｎｔｕｍ?ｓｐａｃｅ：??＊?ｉｎｉｔｉａｌ?ａｓｙｍｍｅｔｒｙ?ｆｉｎａｌ?ａｓｙｍｍｅｔｒｙ??＿?１．３相對論重離子碰撞中橢Ｍ流的產(chǎn)生，閿片取自［２Ｊ??圖１．４展示了橢圓流〃２在ＲＨＩＣ－ＳＴＡＲ實(shí)驗(yàn)中的測量結(jié)果，圖中數(shù)據(jù)取自文??４??

圖１．４?＝?２００?ＧｅＶ的Ａｕ＋Ａｕ碰掩中的強(qiáng)子橢＿流對組分夸克數(shù)的標(biāo)度率，圖中數(shù)??據(jù)取自［３｜??

我們看到右手夸克和反夸克的自旋方向和動量方向相同，而左手夸克和反夸克??的自旋方向和動量方向相反。??在外磁場Ｂ中，帶電的夸克被磁場極化。如圖１．５所示，帶正電的＾＾和＾＾??的自旋傾向于沿著磁場的方向；而帶負(fù)電的和則剛好相反。根據(jù)這些粒??子的自旋方向，以及自旋和動量的綁定關(guān)系，即螺旋度，我們可以定出它們的動??量方向，其中右手夸克Ｑ／ｉ和左手反夸克沿著磁場運(yùn)動，而右手反夸克??和左手夸克Ｑｌ逆著磁場運(yùn)動。這些粒子的運(yùn)動將形成矢量流４?＝?在??圖１．５中，和形成沿著磁場方向的矢量流，而Ｑｌ和〇１形成逆著磁場方??向的矢量流。如果系統(tǒng)中的右手粒子與左手粒子的數(shù)目不相等，那么就會出現(xiàn)凈??的非零矢量流。理論計(jì)算表明這個(gè)矢量流的大小是［２９，３０］??ｊＣＭＥ?＝?ｇＢ）?（１．２）??其中９是夸克的電荷，你是手征化學(xué)勢，它表示右手粒子與左手粒子的數(shù)目之??間的不平衡程度。拘又可表示為作＝（Ａｉｆｉ?＿?Ｍｌ）／２，其中和／＾分別是右手??粒子和左手粒子的化學(xué)勢。??從公式（１．２）可以看出
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本文編號：2889104