ALICE 7TeV質(zhì)子—質(zhì)子碰撞中光子—強子關(guān)聯(lián)的研究.pdf

1、物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是科學家們關(guān)心的一個重要問題。目前為止，標準模型是一種普遍被人們接受的描述物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和它們之間相互作用的理論，該理論認為組成物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單元是6味夸克、6種輕子和它們的反粒子以及4種傳遞相互作用力的媒介子包括光子(γ)、膠子（g）和玻色子（W±/Z0）。標準模型中基本粒子間的相互作用可以劃分為電磁相互作用，強相互作用和弱相互作用，而所有的宏觀物質(zhì)則是由夸克和輕子通過規(guī)范粒子的相互作用而組成。量子色動力學(Quantu

2、mChromodynamics，QCD)是標準模型中用于描述強相互作用的理論，QCD預(yù)言在極端高溫或高重子數(shù)密度條件下，QCD物質(zhì)可以從普通的強子相轉(zhuǎn)變到一種新的解禁閉相-夸克膠子等離子體(QGP)相。自然界存在兩種天然的QGP狀態(tài):宇宙大爆炸初期（極高溫）和正在塌陷中的中子星內(nèi)部（高重子數(shù)密度）。
　　在實驗室條件下，科學家們希望通過高能重離子碰撞來研究夸克膠子等離子體，因此相繼建造了一系列加速器，包括歐洲核子研究中心(CERN

3、)的超級質(zhì)子同步加速器(SPS)，美國布魯海文國家實驗室(BNL)的交變梯度同步加速器(AGS)和相對論重離子對撞機(RHIC)，在研究QGP方面取得了很好的進展，發(fā)現(xiàn)了一系列與QGP形成有關(guān)的實驗現(xiàn)象，如集體流，噴注淬火，奇異粒子產(chǎn)額增強以及熱光子等。尤其是在重離子碰撞中，噴注淬火效應(yīng)會造成高橫動量強子產(chǎn)額的壓低和背對背噴注之間關(guān)聯(lián)的消失，這是實驗上觀測和研究QGP的重要信號。于2009年正式啟動的大型強子對撞機(LHC)可以將粒子加

4、速到前所未有的TcV能區(qū)，位于LHC上的大型重離子對撞實驗(ALICE)則專門致力于研究高能核-核碰撞中產(chǎn)生的高溫高密核物質(zhì)的性質(zhì)，它可以將兩束鉛核加速到每個核子2.76TcV的超高能量然后發(fā)生對撞，從而在更高的溫度下形成更加可觀的熱密QGP物質(zhì)。ALICE探測器有望更加系統(tǒng)地測量核-核碰撞中產(chǎn)生的末態(tài)粒子，由此反映碰撞初期形成的熱密介質(zhì)的性質(zhì)。
　　本文工作基于ALICE實驗質(zhì)心系能量為√sNN=7 TeV下的質(zhì)子-質(zhì)子碰撞數(shù)據(jù)

5、，目的是通過測量直接光子-帶電強子的關(guān)聯(lián)譜來研究噴注的碎裂函數(shù)(即強子攜帶噴注動量份額z=phadronT/pjetT的分布）。該測量為核-核碰撞中有介質(zhì)效應(yīng)的部分子碎裂函數(shù)提供參照，對研究核-核碰撞中產(chǎn)生的熱密介質(zhì)的性質(zhì)有重要意義。噴注的碎裂函數(shù)可以很好地由直接光子-強子關(guān)聯(lián)的非平衡參數(shù)xE的分布來近似。由于單舉光子由直接光子和衰變光子組成，關(guān)聯(lián)譜可以用統(tǒng)計抽除方法來抽取:從單舉光子關(guān)聯(lián)產(chǎn)額中扣除衰變光子的貢獻來抽取直接光子信號。因目

6、前√sNN=7 TeV的質(zhì)子-質(zhì)子碰撞數(shù)據(jù)統(tǒng)計量有限，很難通過統(tǒng)計抽除方法得到有物理意義的碎裂函數(shù)結(jié)果。但本文的分析工作建立了統(tǒng)計抽除方法在ALICE實驗上的應(yīng)用，當日后ALICE運行達到足夠的統(tǒng)計量時，可以很快地采用該方法來測量直接光子-強子關(guān)聯(lián)譜來研究部分子的碎裂函數(shù)和熱密介質(zhì)效應(yīng)。
　　本文的第一章主要介紹高能重離子碰撞的基本理論知識，包括標準模型和QCD的基礎(chǔ)知識，以及重離子碰撞的時空演化過程和實驗上探測到的與QGP有關(guān)的