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相对论重离子碰撞的一个重要目的就是研究碰撞中产生的高温高密物质的性质,特别是这团热物质在强子化之前是否经历了从强子物质到夸克胶子等离子体(QGP)的相变。相对论重离子对撞机(RHIC)上的实验结果表明,在较高能量的Au+Au碰撞中,一种高温高密的部分子物质已经形成。这种物质具有很强的集体运动特征,并且不能用强子物质的自由度来描述。研究发现,部分子-强子相变的一个最主要的特征就是一些特定的观测量在逐个事件层次上的涨落会有很大的变化。
本论文主要分析了RHIC-STAR实验中能量为√SNN=62.4 GeV和√SNN=200GeV的Au+Au碰撞中重子数和奇异数产额比值(p/K)的逐事件动力学涨落。首先我们参照NA49实验组的工作,用多事件随机混合的方法(multi-event random mixing)构建背景涨落,然后通过扣除背景涨落提取出p/K的逐事件动力学涨落σdyn。分析发现RHIC能区的中心碰撞中动力学涨落σdyn的值都比较小并且小于零。动力学涨落小于零表明混合事件中引入了其它的涨落,使得背景涨落变大。分析认为背景涨落增大的因为可能是由于混合事件消除了粒子之间的关联。相比于RHIC能区的动力学涨落,我们发现SPS能区动力学涨落的绝对值更大一些,这表明在SPS能区粒子的关联强度与RHIC能区不同。
在RHIC高能碰撞中,对产生机制是重子和奇异性产生的主要途径,这样由重子数和奇异性的守恒导致的关联会对涨落的测量产生影响,并且会改变参照背景涨落的大小。我们用四事件混合的方法构建了由统计涨落和探测器引起的而且不包含对产生关联的背景涨落。扣除背景涨落后,我们得到了与对产生相关的p/K的逐事件动力学涨落σpairdyn。分析发现,62.4 GeV和200 GeV Au+Au碰撞中,σpairdyn对碰撞中心度有明显的非单调依赖性,并且在dNch/dη~100-200的区间,σpairdyn有一个最大值。这表明,与对产生相关的p/K的逐事件动力学涨落σpairdyn可以作为涨落测量的一个重要观测量。对将来RHIC低能量运行中σpairdyn的测量可以帮助我们理解其中包含的物理。
本篇论文中,我们提出了用粒子椭圆流的组分夸克数标度行为作为研究低能量碰撞中夸克解禁闭的一个观测量。在夸克组合模型框架下,QGP中夸克自由度的存在是末态强子椭圆流组分夸克数标度出现的因为。我们利用多相输运模型(AMPT)研究了Au+Au碰撞中强子椭圆流的组分夸克数标度行为。在夸克组合强子化的版本中,我们观察到了强子椭圆流的组分夸克数标度行为;在没有夸克相存在的版本中,强子的椭圆流明显的小于有夸克相存在时的值,并且没有看到强子椭圆流组分夸克数标度行为。强子椭圆流的组分夸克数标度行为的能量依赖性是研究夸克解禁闭的一个有效的探针,而且将被应用到RHIC低能量扫描运行中来寻找相变的临界点。