相对论重离子碰撞中超氚核的实验研究
徐亦飞
学位类型博士
导师马余刚
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词超氚 超核 奇异性 Star 相对论重离子碰撞
摘要量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的规范场理论。这一理论有两个基本特征,即夸克禁闭和渐进自由。根据格点QCD计算,在高温、低重子数密度的条件下,被禁闭在强子中的夸克会解禁闭,形成一种新的物质形态,即夸克胶子等离子体(QGP)。为了研究这种新物质形态,科学家们研制了大型相对论重离子对撞机。位于美国长岛的布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)上包括了两个主要的实验装置,即螺线管径迹探测器实验组(STAR)和高能核作用实验组(PHENIX)。其中STAR实验组已经积累了大量的实验证据,证明在对撞之初的极短时间内(若干fm/c),确实产生了一种高温、高密、存在强相互作用的新物质,被称为强耦合夸克胶子等离子体(Strong-coupling Quark Gluon Plasma,s QGP)。从20世纪中期开始,随着奇异夸克以及一系列奇异粒子的发现,超子-核子(YN)相互作用及其性质成为了一个重要的研究方向。一方面,对YN相互作用的研究能帮助我们进一步理解重子-重子(BB)相互作用,另一方面,YN相互作用也被认为在中子星内部起重要的作用,对YN相互作用的研究在天文学上也有重要的意义。相对论重离子对撞机的出现为YN相互作用的研究带来了很大的便利:作为最轻的超核,超氚3是RHIC上产额最大的超核,也是YN相互作用最好的研究对象。超氚有两个主要的衰变模式,即π介子衰变模式和非π介子衰变模式。其中π介子衰变模式的衰变分支比大于98%,是主要的衰变模式。在本文中,主要讨论两个衰变道,即含有π的两体和三体衰变道。我们使用了STAR在2010年和2011年采集的对撞质心系能量为和200Ge V的最小偏差(Minimum Biased)数据,通过以上两个衰变道,重构出了超氚的信号。在进行了探测器重构效率、接收度、事件数的修正之后,一方面计算得到了的寿命,即,另一方面也计算了两体衰变道分支比与两体、三体衰变道分支比之和的比值,即。理论上一般认为,超氚核是由一个氘核和一个∧超子组成的弱束缚态。这样一来,的寿命将会比较接近非束缚态的∧的寿命,即263ps。早期的实验结果大都含有较大的误差,在误差范围内大都较接近∧的寿命。2000年之后,使用时间投影室(TPC)技术,RHIC-STAR、LHC-Alice以及GSI-Hyp HI的若干实验结果,以及本文的结果,都支持这样一个结论,即的寿命明显的小于非束缚态∧的寿命。这意味我们之前对的结构的理解需要进一步的修正。STAR的零度量能器(ZDC)在工作了近10年后,由于辐照损伤等原因,已经无法维持合适的工作状态。考虑到BRAHMS上的ZDC已经于2006年停止使用并一直闲置,我们将其安装到了STAR并替换了旧的ZDC。在安装到STAR之前,我们对其进行了刻度。刻度之后的ZDC在RHIC上经历了若干不同能量和种类的束流。我们使用相应的数据计算了ZDC的能量分辨率。结果显示,目前对于200Ge V的金-金束流来说,两侧ZDC模块的能量分辨率大约为27%,这比ZDC设计之初使用实验束流得到的20%的能量分辨率略高,但仍然处在良好的范围内。重味探测器(HFT)已经于2014年开始了数据采集。为了将HFT的信号加入到STAR目前的高阶触发系统(HLT)中,我们使用相关程序对HFT进行了径迹重构测试。测试的结果显示,当初始顶点的位置可以较准确的确定时,径迹的重构效率可以得到保证。但是目前程序的CPU时间消耗过高,需要进一步的改进和优化。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27563
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
徐亦飞. 相对论重离子碰撞中超氚核的实验研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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