反质子间相互作用的测量
张正桥
学位类型博士
导师马余刚 ; 唐爱洪
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)
关键词反质子 相互作用 关联 高阶触发系统 Star 相对论重离子碰撞机
摘要本博士论文从反物质的发现历史谈起,介绍了目前反物质研究进展,尤其最近的RHIC-STAR实验组发现的第一个反超核(反超氚)以及目前为止最重的反物质-反氦4。迄今为止人们已经找到了构成物质的各种基本粒子的反粒子,CPT守恒理论(即“电荷共轭-空间反射-时间反演“对称不变)认为宇宙形成时产生了等量的正反物质,然而我们所观测到的宇宙却几乎由正物质组成,反物质极其的稀少,那么反物质去哪里了?这种正反物质的不对称性是目前困扰科学家们的一大谜题。目前为止人们对反物质进行了深入的研究,如精确测量反物质的质量、电荷等信息,研究反氢原子的电荷、光谱等性质。然而在此之前未有实验对反物质间的相互作用进行测量。位于纽约长岛布鲁克海文国家实验(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC),能够利用两束接近于光速的金核来模拟宇宙大爆炸初期,其对撞时每核子能量高达100GeV。对撞能够产生由夸克,胶子组成的等离子新物质形态(QGP),这种新物质形态会迅速冷却,形成各种强子包括大量的质子与反质子,这为我们研究反质子间的相互作用提供了极佳的场所。利用RHIC上的大型探测器STAR,我们可以发现和鉴别这些反质子,通过反质子-反质子动量关联函数的测量,扣除其他粒子衰变来的次级反质子与其他反粒子关联产生的污染,然后结合量子多粒子关联理论,定量地提取出描述反质子-反质子间强相互作用的两个重要基本参数,即散射长度(f_0)和有效力程(d_0)。值得一提的是:这是国际上首次对反物质相互作用的测量。研究表明,在实验精度内,反物质间的相互作用与正物质并没有差别。也就是说,反质子-反质子之间的强相互作用存在着吸引,它们可以克服由于同号(负电荷)的反质子-反质子之间的库伦排斥与反中子结合成反物质原子核。这项研究成为检测正反物质对称性的又一种新方式。同时,我们利用AMPT模型对金核-金核不同碰撞能量下的?介子关联做了系统的研究,得到了描述发射源尺寸的参数R_(long)、R_(out)、R_(side)随方位角以及横动量的依赖关系。在实验研究方面,本文也讨论了STAR高阶触发器的维护和升级工作。为了应对不断提高的RHIC亮度以及STAR数据采集能力的不断提高,STAR发展了高阶触发器技术即HLT(High Level Trigger)。HLT是基于高性能计算机集群的软件系统,能够实时地进行径迹和碰撞事例重构。作者自2013年起参加STAR-HLT的维护和升级工作,2013年至2016年完成了HLT在线监控网页的构建和维护工作,并完成了每年的STAR-TPC的空间电荷的修正工作。同时于2016年将STAR最新安装的重味径迹探测器HFT(Heavy Flavor Tracker)包括PXL、IST和SSD的offline软件移植到了HLT的环境中。2016年,HLT安装升级了更多高性能计算机,以完成更多STAR的实验目标。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27576
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
张正桥. 反质子间相互作用的测量[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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