相对论重离子碰撞能量扫描实验中粒子产额比涨落的研究

QCD预言在极端高温高密的情况下，物质会发生从强子相到夸克胶子等离子体的相变。美国布鲁克海文国家实验室（BNL）相对论重离子对撞机（RHIC）实验结果表明在高能碰撞中新的物质相已经产生。理解QCD相变的性质以及寻找可能存在相变临界点是当前高能物理实验的一个重要任务。研究不同碰撞能量下一些特定物理量涨落的变化是确定QCD相变发生以及寻找相变临界点的重要手段。RHIC正在进行能量扫描实验和STAR探测器飞行时间谱仪（TOF）的升级完成为实现此物理目标提供了有利的条件。本项目旨在通过测量不同碰撞能量下粒子产额比的动力学涨落的变化，确定解禁闭相变是否发生以及相变临界点在QCD相图上的位置。这项工作开展将对核物质相图的理解以及新物质态-夸克胶子等离子体的性质研究起到十分重要的作用。

从2010年开始，RHIC开始了能量扫描实验，碰撞能量分布为\sqrt{s_{NN}}=7.7-200GeV。这些实验的进行为确定QCD理论预言的夸克胶子等离子体相变，寻找可能存在的相变临界点，并且确定相变临界点在QCD相图中的位置提供了很好的机会。同时由中国合作组主要贡献的飞行时间谱仪（TOF）安装调试完成大大的提高了末态粒子的鉴别能力，这也为一些事件层次上涨落的精确测量以及物理机制的理解提供了必要的条件.本报告主要介绍了RHIC-STAR实验中能量为\sqrt{s_{NN}}=7.7，11.5，19.6，27，39，62.4和200GeV的金金（Au+Au）碰撞中强子产额比值（K/\pi，p/\pi和K/p）的逐事件动力学涨落的测量。分析发现在RHIC能区，STAR实验测量得到的K/\pi动力学涨落随碰撞能量没有明显的变化。这个结果在较低能量下与NA49实验的测量结果不同，他们发现随着能量的降低，K/\pi的动力学涨落有明显的上升。STAR实验测量的p/\pi和K/p涨落都随着能量的升高缓慢的从一个较大的负涨落变为较小的负涨落。在碰撞能量重叠区间，STAR实验和NA49实验测量得到p/\pi的涨落具有相同的大小和趋势，但是测量得到的K/p涨落却不相同，随着碰撞能量的降低，NA49实验组测量得到的涨落逐渐增大并且变为正值。为了更好的研究重子数和奇异性关联对涨落的影响，我们测量了K*p/(\pi*\pi)的动力学涨落。测量发现在入射能量\sqrt{s_{NN}}=19.6-39GeV范围内，涨落有一个突然的上升。.在RHIC-STAR高能碰撞中，对产生机制是重子和奇异性产生的主要途径。我们构建了不包含对产生关联的背景涨落。扣除背景涨落后，我们提取了与对产生相关的p/K，K/p，K^{-}/K^{+}以及\bar{p}/p的逐事件动力学涨落对碰撞中心度的依赖性。分析发现，\sqrt{s_{NN}}=200GeV Au+Au碰撞中，这些与对产生相关的涨落对碰撞中心度有明显的非单调依赖性， 在中间碰撞中心度区间，这部分涨落存在一个最大值。