相对论性重离子碰撞中致密物质流体力学演化和双轻子信号的研究

轻子或光子等电磁性质粒子与致密物质的耦合较弱，一旦产生随即脱离致密物质而进入探测器，在一定程度上反映了这些粒子产生时刻和空间位置的致密物质的状态。本课题用流体动力学模型结合不同物态方程描述重离子碰撞产生的致密物质的时空演化，确定致密物质在任何时空点的状态，计算在致密物质整个演化历史中在各时空点上轻子对的各个过程的产生截面，对时空点积分得到总产生截面并与实验比较，研究轻子谱对致密热物质的退禁闭相变或手征对称性恢复相变、集体流、碰撞参数、源尺寸和形状的联系。研究内容包括：重离子碰撞的相对论流体动力学演化，矢量介子在致密核物质中因相互作用而导致质量移动和谱展宽，部分子湮灭过程和粲介子衰变过程的双轻子产生率，集体流效应对电磁信号的影响，轻子-轻子动量关联探测发射源空间尺寸等。

量子色动力学(QCD)是强相互作用的基本理论，夸克和胶子是强相互作用的基本粒子，渐近自由和手征对称性自发破缺是QCD的两个基本性质。渐近自由也意味着渐远禁闭，所以在低能下QCD物理真空态或基态是强子态，不是夸克胶子。QCD的手征对称性自发破缺是指夸克没有质量，而组成的各种强子具有不同质量。禁闭和对称自发破缺是非微扰现象，一直是粒子物理与核物理中的难点问题。为了研究QCD物理真空对称性的恢复，人们提出重离子碰撞时产生的高温高密环境可能使得夸克胶子解禁闭，产生一种新的物质形态夸克胶子等离子体(QGP)。为了研究在RHIC和LHC上产生的高温高密物质特性，我们选择了与致密物质耦合较弱的轻子和光子探针，以研究碰撞产物的时空演化信息。我们发现双轻子横动量谱的斜率参数可以很好的区分禁闭相和解禁闭相的特征，甚至对QCD状态方程都有一定的敏感度，可以作为一个干净的信号来反映碰撞产物的自由度。为了更好的描述致密物质的流体力学演化，我们计算了胶子气体的碰撞率，剪切粘滞和体粘滞系数，发现在微扰QCD的框架不能得到最小剪切粘滞和熵的比值，已发现的最接近理想流体的碰撞产物应该是非微扰效应的结果。同样的，状态方程本身反映了多粒子相互作用的集体效果，也是非微扰的。所以我们讨论了在有限温度有限密度情况下物质的相结构，研究了QCD相结构中最重要的点——临界点(CEP)的物理信号，在理论研究、模型计算和实验测量中建立起可靠的联系，加深了我们对临界现象的理解。..综上所述，本项目以研究相对论重离子碰撞中致密物质特性为目标，讨论了电磁探针的特性，计算了体系的粘滞系数，并探索了QCD相结构，加深了我们对QCD物质和强相互作用的认识。