GeV Au-Au碰撞中带负电强子的赝快度分布

孙建新

(山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同037009)

孙建新

(山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同037009)

本文通过双柱热模型研究了GeV Au-Au碰撞中不同中心度产生的带负电强子的赝快度分布，得到了相互作用系统各参数与中心度数值的关系。计算结果与SRAT合作组测量的实验数据一致，表明双柱热模型可以很好的描述Au-Au碰撞中带负电强子的赝快度分布。

赝快度;高能;中心度

位于美国的布鲁克海文国家实验室（BNL）的相对论重离子对撞机（RHIC）是世界上有能力进行重离子对撞实验的第一台加速器。相对论重离子对撞机主要对金离子开展实验。金离子原子核的内部有很多核子。在一定条件下，通过金离子的对撞能够产生大量的粒子，可以为研究人员提供碰撞区域内形成的环境信息。为进一步了解物质的结构性质，以及未知的新物理提供帮助。

相对论重离子实验的主要目的是研究极端条件下的核物质，也就是期望强子物质通过一个相变转变为称做夸克-胶子等离子体的一个新的物质状态。对一个热化系统经过相变，它的温度随着系统熵密度的变化表现为三个阶段，相变前期望温度增加，相变期间温度不变，相变后温度继续增加[1]。温度涨落也是被建议作为观测QCD临界点存在的一个信号[2]。这些行为可以通过两个实验测定量来研究，也就是平均横动量＜pT＞和在中快度处的赝快度密度dN/dh，对于不同的碰撞参数或中心度，他们的值不同。这两个变量对系统的演化还能够提供一些其他信息。赝快度密度能够提供系统能量密度的信息，这对于反应动力学是非常重要的[3]。另外，赝快度分布形状的变化可以提供夸克-胶子等离子体相形成的线索。

先前有研究人员对光子[4-6]和中性介子[7-9]做了一些研究，然而，由于实验室光子分布的精密测量比较困难，更多的研究是针对带电粒子的。射出的带电粒子的赝快度分布是相对论重离子对撞机碰撞实验上易于测量的基本量之一。粒子密度对软过程和硬过程的相对贡献比较敏感，软过程与非微扰QCD机制相关的较长长度尺度有关，硬过程与部分子过程相关[10]。本文通过双柱热模型对碰撞能量为碰撞中不同中心度产生的带负电强子的赝快度分布进行研究。

1 模型和公式

根据双柱热模型[11-13]，在高能碰撞中，假设形成两个热化柱，每个热化柱由很多产生粒子和核碎片组成的发射源组成，每一个发射源被看作是经典理想气体的热平衡系统。在静止参考系中，假设每个源各向同性发射粒子，粒子动量的三个分量服从高斯分布，有相同的分布宽度。在快度空间，由于每一个源的快度不同，不同的源处于不同的位置，在高能碰撞中可以通过两个热化柱（也就是射弹柱和靶柱）去描述实验数据。

在快度（y）和赝快度（h）的描述中，通常可以通过单高斯分布或双高斯分布描述。一般来说，能量不太高时通过单高斯分布描述，而对于能量较高时，通过双高斯分布描述。对于各向同性发射，单个源产生的粒子的赝快度分布可用快度（yx）表示为[14]

最后状态，归一化的赝快度分布通过双柱热模型可表示为[15]

其中，KP和KT表示射弹柱和靶柱对赝快度分布的贡献，yPmin,和yPmax（yTmin和yTmax）分别表示射弹（靶）柱的最大和最小快度移动。对于一个对称性碰撞系统来说，比如本文研究的Au-Au碰撞，各参数有KP=KT=0.5，yPmax=-yTmin，yPmin=-yTmax。实际上，对于本文研究的Au-Au碰撞系统，只有两个自由参数yP-min和yPmax。由于高能描述中y≈h，在本文研究中没有区分y和h。

2 理论计算与实验数据的比较

图1描述的是中心度分别为Top 5%、5-10%、10-20%、20-30%、30-40%、40-50%、50-60%、60-70%、70-80%，碰撞中产生的带负电强子的赝快度分布。图中不同的符号分别表示STAR合作组测量的对应不同中心度的实验数据[16]，曲线表示对应不同中心度的理论计算结果。从图中可以看出，理论曲线与实验数据基本一致，双柱热模型可以很好的描述实验数据。图中不同中心度对应的参数值在表1中列出。不同中心度的参数值yPmax（-yTmin）一致，这与先前的研究结果[17]一致，而参数值yPmin（-yTmax）随中心度数值的增大而轻微的减小，计算中，通过拟合实验数据得到不同中心度对应的归一化常数Nc在表1中列出，同时表1中给出了对应不同中心度的每自由度c2（c2/dof）值。碰撞中不同中心度产生的带负电强子的赝快度分布图

图1

表1 图1中曲线对应的各参数值与χ2/dof值

根据表1得到的不同中心度对应的参数值，由计算得到了不同参数值随中心度数值变化的函数曲线，如图2所示。图2中符号表示拟合图1中实验数据得到的对应不同中心度的参数值，曲线表示不同参数与中心度数值间的拟合函数曲线。图2中参数yPmax(-yTmin)=3.100±0.100和KP=KT=0.500是常数，另外两个参数的函数关系可表示为

图2 各参数值随中心度数值变化的函数关系

其中c表示中心度数值，取作百分数。描述参数yPmin（-yTmax）和Nc相应曲线对应的c2/dof值分别为0.028和0.391。

射弹柱和靶柱的总长度是常数值，L=6.200±0.200,而对应的单个射弹柱或靶柱的长度为

上式表明单柱的长度随中心度数值的增加而轻微的增加。两柱的间距为

上式表明两柱的间距随中心度数值的增加而轻微的减小。

3 结论

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[13]Liu Fu Hu,Ma Yin Qun,Duan Mai Ying.Azimuthal distributions of final-state particles and fragments and transverse structure of emission source in high-energy nucleus-nucleus collisions[J].Chinese Physics,2005,14(12)：2458-2466.

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[17]Sun Jian Xin,Liu Fu Hu,Wang Er Qin.Pseudorapidity Distributions of Charged Particles and Contributions of Leading Nucleons in Cu-Cu Collisions at High Energies[J].Chinese Physics Letters,2010,27(3)：032503.

Pseudorapidity Distributions of Negatively Charged Hadron in Au-Au Collisions at

SUN Jian-xin
(School of Physics and Electronic Science,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

The pseudorapidity distributions of negatively charged hadron in Au-Au collisions atare investigated by using a double cylinder thermalization model,the relationship between various parameters and centrality numerical value in the interacting system are obtained.The calculated results are in agreement with the experimental data of the STAR collaborations,It is shown that the model can describe well the pseudorapidity distribution of negatively charged hadron in Au-Au collisions.

pseudorapidity；high energy；centrality

O572.25

A

1674-0874(2015)04-0021-04

2015-01-16

孙建新(1979-)，男，山西山阴人，博士，讲师，研究方向：高能核物理。

〔责任编辑 高彩云〕