高能重离子碰撞中的相变和热力学性质

高能重离子碰撞中的相变和热力学性质
【摘要】：研究QCD相变、高温高密的夸克物质是相对论性重离子碰撞(RHIC)的主要目标,也是刚开始运行的大型强子对撞机(LHC)的重要研究内容。

RHIC上形成的夸克物质表现出了极低的切向粘性,性质近似于理想流体,而不是之前所预测的弱耦合气体。

本文通过研究系统在相变临界点附近的热力学性质、输运性质和末态粒子的椭圆流、横动量分布等,讨论重离子碰撞中物质演化的过程。

在Cornwall-Jackiw-Tomboulis(CJT)框架下,分析了强耦合、弱耦合O(N)模型在手征对称性自发破缺时,”sunset”真空图对相变、熵、粒子宽度的影响。

结果表明,”sunset”真空图对宽度影响较大,对相变、熵的贡献相对较小,不考虑宽度时可以略去。

采用Z(2)、O(4)模型系统研究了一级相变、二级相变、平滑过渡、对称相时体系的热力学性质、输运性质以及它们之间的关联。

强耦合、弱耦合时,在相变临界点,体粘滞系数与熵密度比值曲线二级相变时都存在相变峰,一级相变时相应的峰更加尖锐,平滑过渡时相应的峰光滑或消失。

我们发现,重离子碰撞中生成的强耦合物质在经历平滑过渡和一级相变时,体粘滞系数的行为有很明显的区别；和切向粘滞系数与熵密度的比值相比,体粘滞系数与熵密度的比值更适合用来确定相变临界点(CEP)的位置。

在多源理想气体模型中,研究了RHIC能区Cu-Cu碰撞产生的末态粒子椭圆流。

引入发射源间的相互作用,模型能够很好地描述末态粒子椭圆流,源间的相互作用可以通过发射源的膨胀程度反映出来。

还研究了
RHIC能区Cu-Cu、Au-Au碰撞产生的奇异粒子的横动量谱。

模型中将激发度在热化柱内量化,计算结果与实验中得到的横动量谱符合较好,且可以得到激发度的相关信息。

从这些统计性质中,分析了碰撞过程中的热力学性质。

【关键词】：QCD相变相对论性重离子碰撞强耦合QGP体粘滞椭圆流
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O572.24;O414.1
【目录】：摘要9-11ABSTRACT11-14第一章引言14-22第二章研究背景和理论基础22-382.1QCD相变22-242.2相对论性重离子碰撞24-332.2.1相对论性重离子碰撞中的时空演化26-272.2.2末态粒子27-292.2.3椭圆流29-302.2.4输运系数30-332.3有限温度场论33-38第三章CJT框架下的O(N)模型及其热力学性质38-583.1Cornwall-Jackiw-Tomboulis(CJT)方法38-413.2O(N)模型中的有效势41-483.3熵48-493.4弱耦合O(N)模型中的热力学性质49-543.5强耦合O(N)模型中的热力学性质54-573.6小结57-58第四章相变临界温度附近的热力学性质与体粘滞系数58-844.1CJT框架下的Z(2)模型60-634.2CJT框架下的O(4)模型63-644.3有限温度下的状态方程、
声速和体粘滞系数64-674.4Z(2)模型中的热力学性质和体粘滞系数67-764.4.1对称相67-704.4.2二级相变70-724.4.3平滑过渡72-744.4.4一级相变74-764.5O(4)模型中的热力学性质和体粘滞系数76-804.5.1真空对称性自发破缺76-784.5.2手征对称性明显破缺78-804.6与AdS/CFT、格点QCD、QCD有效模型中相应结果的比较80-824.7讨论与小结82-84第五章重离子碰撞中奇异粒子的椭圆流和横动量分布84-1085.1多源理想气体模型84-855.2奇异粒子椭圆流85-975.2.1与实验数据的比较88-945.2.2讨论与小结94-975.3核—核碰撞中末态粒子的横动量分布97-1085.3.1与实验数据的比较99-1045.3.2讨论与小结104-108第六章总结与展望108-112参考文献112-130攻读学位期间发表及完成的论文130-131致谢131-132个人简况及联系方式132-134 本论文购买请联系页眉网站。