RHIC BES计划中反应系统动力学冻结时刻事例结构的空间图样

The beam energy scan (BES) program performed by the STAR Collaboration at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) deals with an energy range from a few to several tens of GeV. This range covers the energy at the critical end point of phase transition from hadron matter to quark-gluon plasma (QGP). This project will focus on the RHIC BES program. We shall study the spatial patterns of event structures at kinetic freeze-out of interacting system in nucleus-nucleus (particularly in Au-Au) collisions in the program. Based on different laws of distributions and considering flow effects, temperatures of interacting systems at the kinetic freeze-out, flow velocities and chemical potentials of particles, and longitudinal extensions of interacting systems can be extracted from the transverse momentum spectra, azimuthal distributions, and rapidity distributions. Some distributions and correlations of other interesting quantities can be obtained at the same time. Thus, we can give spatial patterns of event structures at the kinetic freeze-out of interacting systems. The situations at the chemical freeze-out can be extracted by combing the investigations of particle ratios. Finally, by comparing the results at different energies in the RHIC BES program, we can study the critical end point, develop new insights for mapping the phase diagram of Quantum Chromodynamics (QCD), and extract the transport properties of the hot and dense QGP.

STAR合作组在相对论性重离子对撞机（RHIC）上实施的束流能量扫描（BES）计划，涉及能区几到几十GeV，涵盖了从强子物质到夸克-胶子等离子体（QGP）相变的临界能量。本项目针对RHIC BES计划，研究不同能量的核-核（主要是Au-Au）碰撞中，反应系统动力学冻结时刻事例结构的空间图样。基于不同的分布规律并考虑径向流，研究不同粒子的横动量谱、方位角分布，提取反应系统的动力学冻结温度、粒子的流速和化学势。基于不同的模型图像研究粒子的快度分布，并结合对横动量谱的研究，提取反应系统的纵向扩展程度，得到粒子的多种量的分布及之间的关联。在得到这些量的离散值之后，构建在反应系统动力学冻结时刻事例结构在不同空间的图样，并结合研究粒子比，反推化学冻结时刻的情形。对RHIC BES计划不同能量下的提取、构建和反推结果进行比较研究，寻找相变临界点，分析量子色动力学（QCD）相图，探讨热密QGP的输运性质。

本项目研究了高能质子-质子、质子-核和核-核碰撞中产生的末态粒子的横向和纵向谱，提取了反应系统在动力学冻结时刻事例结构的空间图样，同时对反应系统的动力学冻结温度、粒子的横向流速、粒子和夸克的化学势等参数的提取方法进行了试探性研究。. 本项目的研究内容和获得的成果可概括为三方面：（一）系统研究了包括标准分布、Tsallis统计、Erlang分布、Schwinger机制、Hagedorn函数（逆幂律）和冲击波模型在内的几种函数或分布的特征，并用这些函数或分布对高能碰撞中产生的多种末态粒子的横向谱进行了分析，用几种不同的方法尝试性地提取了反应系统的动力学冻结温度、粒子的横向流速、粒子和夸克的化学势等参数。（二）在多源热模型的框架内，用几种不同的函数或分布描述单个源，同时考虑多源在纵向快度空间的分布，对粒子的纵向谱进行了分析，提取了动力学冻结时刻粒子的多种量的具体值，如动量及其分量、速度及其分量、位矢及其分量、快度（赝快度）等，以及这些量的分布和关联，在此基础上构建了事例结构的两维和三维空间图样。（三）研究了事例结构的空间图样和几种参数（如反应系统的动力学冻结温度、粒子的横向流速等）随事例中心度、粒子质量、系统尺寸和碰撞能量的变化规律，观测到了质量依赖的微分多冻结图像，并在声速的激发函数中观测到了核物质状态方程的软点，这些观测结果有助于人们理解强子冻结曲线和量子色动力学（QCD）相图的“精细结构”。. 本项目在国内外主要刊物上发表了37篇论文，其中影响因子较高的刊物如《高能物理进展》、《中国物理C》、《欧洲物理学报A》、《物理学杂志G》、《物理评论D》24篇，一般影响因子的刊物如《欧洲物理学报+》、《印度物理学报》、《国际现代物理学报A》、《国际现代物理学报E》、《国际理论物理学报》、《核技术》（英文版）、《物理结果》、《宇宙》13篇；在全国性和国际会议上宣读了15份报告、张贴了1份报告；完成博士学位论文4篇，进行中的博士学位伦文5篇。