高能重離子碰撞夸克

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1、-13．高能重離子碰撞與夸克—膠子等離子體核阻塞能力，如核子—核和核—.---13．高能重離子碰撞與夸克—膠子等離子體核阻塞能力，如核子—核和核—.---13．高能重離子碰撞與夸克—膠子等離子體核阻塞能力，如核子—核和核—.---核碰撞所揭示的，表示的是發(fā)生碰撞的核物質(zhì)在碰撞過程中所實際損失的能量部分。由于碰撞核物質(zhì)所損失的能量堆積在質(zhì)心附近，因而高能核—.---核碰撞提供了一種能夠產(chǎn)生非常高能量密度區(qū)域的極好手段。13．1核阻塞能力與重子量“核阻塞能力”用來表示一個入射核子在與另一個核碰撞時所受到的核物質(zhì)的阻塞程度.---

2、。除了是用來描述反應(yīng)機制的一個重要的方面，核阻塞能力也與夸克—膠子等離子體的形成問題有關(guān)。.---由于在入射核物質(zhì)損失動能的同時伴隨著大量的粒子產(chǎn)生（主要是PI介子），因此在高能核—核中心碰撞中，一大部分的縱向能量轉(zhuǎn)化為在碰撞系統(tǒng)質(zhì)心附近產(chǎn)生的強子物質(zhì)的能量。核—.---核碰撞的阻塞程度將提示在質(zhì)心附近的能量密度是否足夠高，以致可以發(fā)生相變導(dǎo)致形成夸克—膠子等離子體。高能重離碰撞可以被分成兩個不同的能量區(qū)域：即每核子.---的“無重子夸克—膠子等離子體”區(qū)域（或“純夸克—膠子等離子體”區(qū)域），和每核子的“豐重子夸克—.---

3、膠子等離子體”區(qū)域（或“阻塞”區(qū)域），這對應(yīng)于在實驗室系中每入射核子的能量大約幾十個ＧeＶ.在無重子夸克—.---膠子等離子體區(qū)域，我們需要知道核阻塞能力以確定是否入射重子及靶重未被完全阻塞，而在質(zhì)心區(qū)域只留下重子量很小的夸克—膠子等離子體。在豐重子夸克—.---膠子等離體區(qū)事阻塞區(qū)，根據(jù)核阻塞能力可以確定碰撞重子是否在質(zhì)心系中被阻塞，并且堆積而形成一種重子密度很大的夸克—膠子等離子體。.---對在質(zhì)心系中每個核子能量為幾個GeV的碰撞，由于入射快度和靶核快度間差距為3—4個單位和洛侖茲收縮使得產(chǎn)生物質(zhì)的重子密度可能非常高。

4、.---在這樣高的重子密度下，重子物質(zhì)的基態(tài)可能是解禁閉的夸克—膠子等離子體相，而不是處在強子相。在這樣的情況下會發(fā)生從強子相物質(zhì)到解禁閉夸克—.---膠子等離子體的相變，在阻塞區(qū)域產(chǎn)生高重子量的夸克—膠子等離子體。.---在圖13.1中給出了WA80合作組所做的16O對各種靶碰撞的實驗結(jié)果。.---如果入射粒子沒有被有效地阻塞，如靶核非常小的情況，則入射核損失大的入射能量的幾率是非常小的。另一方面，當(dāng)靶核足夠厚并且碰撞參量足夠小時，向前能量的傳播將大為減少。從圖中可以看出，當(dāng)靶核從C到Au變化時，核的半徑越來越大，非彈性散

5、射質(zhì)子的向前能量分布的最高峰，從接近于入射能量處移到只相當(dāng)于入射能量的一小部分的能量處。.---.---圖13.2中顯示的質(zhì)子數(shù)據(jù)主要來自由于碰撞而減速的重子，而不是來逢于碰撞過程中重—反重子對的產(chǎn)生，這種產(chǎn)生對中心快度區(qū)域的貢獻可以通過對較高能量下的和產(chǎn)額差的.---測量來顯示。14.6AG.---eV的Si+Al的碰撞，入射束快度是3.35,快度的分布在中心快度區(qū)有一個寬的平臺，其數(shù)值幾乎是一個常數(shù)。平均來說，一個重子的快度被平移了約1.5快度單位，且重子的快度分布在一個寬的范圍之內(nèi)。對于像Si和Al.---這樣的小入射

6、核和靶核的碰撞來說，這樣大的快度平移意味著在重核的碰撞中，重子阻塞是非常重要的。在涉及重核的高能核—.---核中心碰撞中，重子物質(zhì)將被減速并且失去幾個單位的快度。如果入射重子和靶重子的快度的間隔遠大于幾個單.---位，則在一次中心碰撞后，入射重子和靶重子的快度將遠離中心快度區(qū)。當(dāng)這種情況發(fā)生時，中心快度區(qū)的凈重子量將是非常小的。對于質(zhì)心系中每核子能量為100GeV的核—核碰撞，入射快度與靶快度的間隔為10.7個單位.---。入射快度同靶的快度間隔大得足以產(chǎn)生一種低重子量的中心快度區(qū)。在這些能量下的反應(yīng)對于研究“無重子的夸克—

7、膠子等離子體”區(qū)域?qū)⑹怯杏玫摹?3.2高能核—核碰撞初始能量密度的Bjorken估計.---考察在質(zhì)心系中的兩個相同核的對頭碰撞。由于在縱向上有顯著的洛倫茲收縮，可以用兩個薄圓盤來表示兩個碰撞的核。.---只考慮高能的極端情況，這時可以忽略縱向的厚度，同一核中核子的縱向坐標(biāo)都可以近似認為是相同的。圖13.3(a)給出了在質(zhì)心系中兩個核碰撞前的圖象，來自于.---且速度接近于光速的入射核B，與來自于，速度也接近于光速的靶核A在時空點（z,t）=(0,0)相遇，兩個核中的核子發(fā)生碰撞。.---.---每次非彈性核子—.---核子

8、碰撞都伴隨著大量的碰撞重子的能量損失。由于重子損失了能量和動量，它們在碰撞后速度就會降低，但當(dāng)能量非常高時，碰撞后減速的重子仍可能有足夠的動量前進，并離開碰撞區(qū)。如圖13.3(b)所示。.---其中碰撞后的入射重子物質(zhì)用B`表示，靶核重子物質(zhì)用A`表示。重子損失的能量積累在z=0附近區(qū)域，