高重子密度能区核物质对称能性质研究

Exploring the phase structure of strongly interacting material is the central question of heavy-ion physics research. It is an important method to study the equation of state (EOS) of the nuclear matter by colliding heavy nuclei into each other and creating hot matter with high baryon density. The EOS of this strongly coupled matter, especially its dependence on density, can be studied via properly chosen physical observables, among which the pi-/pi+ production ratio and n/p anistropy flow probes the symmetry energy, Esym(\rho), of the asymmetrical nuclear matter. It is believed to be crucial in many research fields such as the heavy nuclus property, the evolution of dense star and heavy-ion collision system. The Cooling Storage Ring (CSR) at Lanzhou, China is a heavy-ion facility that can accelerate nuclei up to 238U with a kinetic projectile energy of several hundred MeV to GeV. An External Target Experiment (ETE) is currently proposed for this study based on first-stage simulation and experimental work. To provide precise measurements and solid constraint to theory and models must be carefully studied.

重离子碰撞是研究强相互作用物质相结构的有效手段之一。碰撞过程中产生的高重子密度物质，是研究核物质状态方程的重要手段。通过选择合适的实验观测量，可以获取核物质状态方程和核物质对称能的密度依赖性，对诸如重核素性质、致密天体演化以及重离子碰撞体系演化等研究领域有重要意义。国家大科学工程HIFRL -CSR是我国唯一的此类装置，其上冷却储存环（CSR）的建成，为我国研究高密环境下的核物理提供了机遇。德国GSI/SIS也工作在这个能区。计划在CSR 外靶上进行重离子碰撞发射强子（带电pi介子、质子、中子、带电K介子）产额和集体流的测量，针对非对称核物质在高重子密度区对称能的演化开展物理研究。根据CSR 外靶已有的实验装置条件，通过理论模型计算，为计划开展的实验打好基础。

借助同位旋动量依赖输运模型IBUU04和输运模型ART1.0，我们模拟了CSR能区不同束流能量、不同中心度、不同原子核之间的碰撞。通过学习粒子产额、\pi^{-}\pi^{+}，我们发现\pi^{-}/\pi^{+}的横动量和动能依赖对于核物质对称能是非常敏感的，特别是在库伦尖峰(约pt=120MeV)附近。\pi^{-}/\pi^{+}对于对称能的敏感程度随着束流能量的增加逐渐减少。由于模型内未包含聚类和核碎片效应，导致低能区（质心动能<50MeV）的数据不能很好地符合实验数据。\pi^{-}/\pi^{+}对碰撞能量的依赖显示，在对于束流能量E_{b}<400AMeV的学习，模型的结果明显不能很好地符合实验数据。这些都暗示了将来的CSR实验可能对于学习对称能的信息是非常有帮助的。我们也模拟了形变核碰撞，主要研究了不同的核核碰撞方位对于初始粒子产生和分布涨落的影响。我们发现，核形变对于初始核子分布和涨落以及穿透期粒子的分布和涨落都没有明显影响。基本完成项目计划内容。有一篇文章已投SCI杂志，另外二篇文章正在整理中。