《高温强作用物质的性质及其临界点物理的动力学理论与RHIC实验研究》

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该项目执行期间正是格点QCD计算在研究QCD相图方面取得明显进展、RHIC相对论重离子碰撞实验为寻找QCD相变临界点进行能量扫描的重要时期。抓住这一历史机遇,结合该项目的研究计划,课题组在寻找QCD相变临界点的实验数据分析和相关理论研究方面做了以下主要工作:(1)格点QCD的计算和基于QCD的模型研究表明:相对论重离子碰撞中净重子数分布的高阶矩是QCD相变临界起伏的敏感观测量。项目组利用金-金碰撞在RHIC/BES上的最新实验数据首次给出了净质子数起伏高阶矩(2-6阶)在扫描能区对碰撞能量和碰撞中心度的依赖规律。同时,在理论上,估计了高阶矩测量中的统计起伏,以及传统多粒子产生机制的贡献;在格点QCD和有效势模型还不能完全确定有限系统净重子数高阶矩临界行为的情况下,课题组利用临界现象的普适性,模拟O(1,2,4)自旋模型,严格给出了相关高阶矩的临界行为。(2)理论研究还表明:各种粒子的产额比,也是临界起伏相关的观测量。课题组利用相对论分子动力学模型和统计模型研究了反质子/质子产额比,指出:反质子/质子产额比的横向速度的“反常”依赖性可作为判定临界点的信号;并利用统计模型研究了SPS和RHIC能区粒子数目比的起伏随碰撞能量的变化关系。发现如果正确考虑了系统的体积,统计模型可以较好的描述实验数据。(3)在对临界起伏尚无定量判据的情况下,项目组三方合作,率先指出碰撞中形成系统的有限尺度效应不能忽略,在临界点附近,观测量应该服从有限尺度标度规律,并建议了可能的有限尺度标度性形式;给出如何从实验数据中确定临界碰撞能量位置。应用这一方法,课题组分析了横动量关联、产额比、净电荷数起伏在4个入射能量下随碰撞中心度的变化,发现其标度指数接近整数,更像平滑过渡。在研究新物质形态QGP的性质方面(1)发现Au+Au碰撞在200GeV时电荷平衡函数具有纵向平移不变性,并用输运模型研究了粒子产生机制对这一性质的影响。(2)提出在相对论重离子碰撞中各向异性径向流参数可通过测量横向快度的轴向分布得到;建议测量相邻bin轴相角多重数关联花样可以模型无关地确定切向粘滞系数。项目的系列实验测量结果和理论论文分别发表在Phys.Rev.Lett.,Phys.Rev.C、E,Phys.Lett.B,J.Phys.G.等杂志上,并在多个相关的国际会议上报告。

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