随着对微观世界研究的深入，人们逐步认识到原子由原子核(和它周围的电子)组成，原子核又由核子组成，核子通过强相互作用结合在一起。组成核子(强子)的有夸克和胶子。描述强相互作用的理论一量子色动力学(QCD)指出所有参与强相互作用的基本粒子都是由夸克q及反夸克(q)的束缚态。目前为止，没有观察到非束缚态的夸克，QCD预言在极高的温度或者高重子数密度下，强子物质会解禁闭形成夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma-QGP)。在通常条件F，我们所观察到的QCD物质都是以核子或强子气体形式存在的。格点QCD(Lattice QCD)的计算表明，在温度或能量密度足够高的情况下，会形成一种被色自由度主导的新的物质形态一夸克胶子等离子体(QGP)。在夸克胶子等离子体中，禁闭在普通强子物质中的夸克和胶子被从强子中解放出来，能够在比较大的距离上移动，这被称为解禁闭(decomfinement)。在宇宙大爆炸后的微秒量级，整个宇宙的物质以一种超炽热、极致密的夸克胶子等离子体(QGP)的状态存在，其温度大约是1012 K。随着宇宙的膨胀，温度急剧下降，夸克和胶子的速度大为减慢，以至于其中的一部分开始能够短暂地粘连在一起。在将近10微秒的时间之后，夸克和胶子被强作用力永久地禁闭在质子、中子和其他强子之中。宇宙的这场相变引起了科学家的深厚兴趣，人们想寻求线索来理解宇宙演化出目前高度有序状态的过程，并希望更好地了解夸克和胶子之问的基本强作用力。 实验上，为了寻找QGP，需要有大量的能量被堆积在很小的空间体积内，而达到很高的能量密度。相对于单纯提高粒子的对撞能量，加速重离子(高质量数重子数)进行碰撞实验被认为是一种更有效的方式。位于美国纽约长岛布鲁克海汶国家实验室(Brookhaven National Laboratory—BNL)的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavv Ion Collider—RHIC)是目前世界上正在运行的最高能量的重离子加速器。它可以把金原子核加速到每核子100 GeV钓能量并实现对撞，从而产生出极其炽热的致密的物质与能量爆发，以此实现在实验室里模拟宇宙大爆炸(big bang)后最初几微秒内发生的情况。RHIC的物理目标是寻找极端高温致密条件下的新物质状态-夸克胶子等离子体。RHIC为研究人员提供了一个绝好的机会来观察从质子和原子中释放出来夸克和胶子，它的目标就是通过把重原子核对撞来在实验室里创造出短暂释放夸克和胶子的微型大爆炸(mini—bang)。进而来寻找极端高温致密条件下的新物质状态一夸克胶子等离子体(QGP)。RHIC起到了一种时间望远镜的作用，使我们得以窥探宇宙的极早期的物质状态.RHIC环由两个超导储存环构成，分别被称为蓝环和黄环。每个环都有各自独立的偏转磁铁和聚焦磁铁以及射频腔。两环处在同一个水平面上，共有有六个交叉点，其中四个装有探测器，分别被称为BRAHMS(2 o’)、STAR(6o’)、PHENIx(8 o’)和PH()BOS(10 o’)。STAR(17he Solenoidal Tracker At RHIC)实验装置是其中较大的一个，它被称为世界上最大的“数码相机”，可以为由对撞产生的数以千计的所有带电粒子提供三维图像，这些粒子都处在中央快度区一个很大的范围内。STAR探测器的核心是一个时间投影室(17ime Projections Chamber-TPC)。它由一个长4.2m直径4.0m的圆筒构成，是目前世界上最大的单体TPC。TPC通过测量带电粒子在其中不同位置的三维空间坐标可以重建粒子飞行的径迹；同时它还可以通过测量带电粒子穿过TPC气体时的电离能损dE/dx 来鉴别粒子。 相对论重离子碰撞过程可以简单地概括为两个高度洛仑兹收缩的核以接近光速对撞。在RHIC能区，两个核将相互穿透，在中心快度区形成一个高能量，低重子数的碰撞区。初始碰撞主要是部分子之间大横动量的硬碰撞。随着部分子之间相互作用的频繁发生，夸克有可能解禁闭并且达到热平衡，形成新物质夸克一胶子等离子体QGP。随着系统的膨胀，系统开始冷却，部分子开始冻结为强子。形成的各类强子从系统中逃逸出来，这个过程可分为两个阶段：首先是该类强子的粒子数目不变，即再没有非弹性散射反应生成或湮灭该类强子，这时称为Chemical freeze-out；最后是该类所有强子的动量不再变化，即再没有弹性散射反应发生，这时称为Thermal or kinetic freeze—out。此后所有的稳定强子在探测器中被我们所探测到。 实验上，我们通过测得末态强子信息来寻找夸克胶子等离子体存在的信号。核一核碰撞中会有大量的核子相互作用，并产生一些“集体行为”。这里“集体行为”是指在一次碰撞中所观察到的多个粒子的共同性质。我们通常称这种由碰撞产生的大量粒子具有相似的运动方向和速度的现象称为“集体流”。将集体流用动力学变量来表示，我们将得到各种类型的流。 “纵向流”：描述粒子在初始束流方向上的集体运动； “径向流”：描述产生的粒子具有相似的与方位无关的速度，即速度场具有球对称性； “横向流”：描述速度场与方位角无关； “各向异性流”：描述粒子产生在某一方位角的方向上会大于其它方向。 以上各种流是整个集体流图象在不同方面的表现。 在非对心碰撞中(碰撞参数b不等于零)，“反应平面”被定义为碰撞参数和束流方向所决定的平面。这类非对心碰撞中，初始坐标空间的方位角不对称性将导致末态粒子相对于“反应平面”的角依赖性。我们定义各向异性流为粒子相对于反应平面分布的不对称性并通常用方位角分布的傅立叶变换来描述这一不对称性。直接流(u1)是发射粒子相对于反应平面分布的傅立叶变换的第一谐波系数。它描述了由碰撞产生的粒子和核碎片，它载有碰撞最早期阶段的信息。直接流的大小和形状，特别是可鉴别粒子的直接流的大小和形状，对于平衡态方程(EOS)很敏感。所以对直接流进行测量具有重要的意义。最近的理论研究表明在接近中心碰撞中，由于夸克胶子等离子体的强碰撞和坐标空间一动量空间的正关联，作为快度的函数的直接流在中心快度区域穿过零处三次，并且在流体力学演化过程中呈现一个摆动的结构(wiggle)。由于同样的原因，在接近中心碰撞中质子的直接流将和介子相近，而不是旁观粒子，这将导致质子直接流的形状的改变。特别是，在中心快度区的质子，反质子和带电K介子的直接流提供了一种新的可以研究夸克胶子等离子体中一级相变的方式。因此，对可鉴别粒子的直接流的测量是非常重要而且有意义的工作。 在STAR实验能区测量直接流是一件很具有挑战性的工作。因为在RHIC能区直接流的信号很小，而相对于直接流信号而言，由non—flow的效应(与反应平面方位角无关的角关联)引起的系统误差很大。这种角关联对直接流的影响非常明显，尤其是用同一个探测器的信号，既确定反应平面方位角又测量直接流信号的情况。例如一个粒子衰变成两个粒子，当这两个粒子之间的角度很小，而且将两个粒子分别作为测量反应平面方位角和直接流信号的信息时，会产生很大的非流关联。所以应用不同快度区域的粒子分别进行反应平面方位角的测量和直接流信号信号的测量很重要。在本篇论文中，首次提出用STAR的探测器中的Forward Time Proiection Chamber(FTPC)和Shower Max detector of the Zero Degree Calorimeters(ZDO-SMDs)的信息共同重建反应平面，得到“联合反应平面”方位角，再用Time Projection Chamber的信息作为直接流信号，这样利用FTPC，ZDC—SMDs和TPC之间的较大的快度间隔，有效地减少了由于non-flow效应的影响。同时增大了反应平面分辨率，使反应平面的测量更加准确。在金金碰撞中，我们发现62GeV能区的联合反应平面的分辨率的比单独应用FTPC，ZDC-SMDs测量的分辨率好很多。但是对于200GeV能区的联合反应平面的分辨率却没有很大的改进，和单独使用ZDC—SMDs测量的结果很接近，这是因为能量越高，直接流将移动到赝快度更大的区域，FTPC对于联合反应的贡献也就不大了。因此在本论文中，在62GeV的金金碰撞中使用联合反应平面来对直接流进行测量，而在200GeV的金金碰撞中只使用ZDC—SMDs测量的反应平面。又目前的统计结果，我们已经发现质子u1是在1％以内的，反质子是在2％以内的，而在200GeV的金金碰撞中直接流对于碰撞中心度的依赖性并不是很强。由于目前的系统误差的原因，还比较难观测到直接流可能的摆动的结构，在即将完成的STAR 2007年实验数据中，我们将对直接流与快度的依赖关系进行进一步的测量。