Диагностика кварк-глюонной плазмы с помощью жестких КХД-процессов в ультрарелятивистских соударениях ядер

• Автор: Лохтин, Игорь Петрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Глава I. Рождение адронов и струй в ядро-ядерных взаимодействиях при высоких энергиях

1. Многократное рассеяние и потери энергии жестких нартонов в плотной среде

2 Моделирование рождения жестких частиц и струй в ультрареляти-вистских соударениях тяжелых ионов

3. Гидродинамика адронной материи и моделирование потоковых эффектов

Глава II. “Гашение струй” в соударениях Au+Au при y's = 200 ГэВ на пару нуклонов

1. Экспериментальные данные коллайдера RHIC по рождению высокоэнергичных адронов

2. Моделирование и анализ эффекта гашения струй на RHIC

Глава III. Модификация функции фрагментации струи как сигнал формирования кварк-глюонной плазмы

1. Функция фрагментации струи, определяемая с помощью лидирующих адронов

2. Измерение функции фрагментации струи с помощью лидирующих 7Г°-мезонов в условиях эксперимента CMS на LHC

3. Функция фрагментации Ь-кварка, определяемая с помощью жестких мюонов

Глава IV. Потери энергии тяжелых кварков в плотной среде и рождение пар жестких мюонов
1. Механизмы рождения тяжелых кварков при высоких энергиях
2. Модификация спектров вторичных J/‘ф и мюонных пар больших инвариантных масс в соударениях тяжелых ионов на ЬНС
3. Методика регистрации мюонных пар от распада тяжелых кварков на фоне других источников в условиях СМБ
Глава V. Азимутальная анизотропия потока частиц и струй в полуцентральных соударениях ядер
1. Потери энергии жестких партонов в азимутально несимметричном объеме кварк-глюонной плазмы
2. Определение коэффициентов эллиптической анизотропии жестких частиц и струй без реконструкции плоскости ядерной реакции
3. Измерение азимутальной анизотропии потоков энергии с помощью калориметров СМБ
Глава VI. Корреляционные эффекты в ядро-ядерных взаимодействиях с рождением струй
1. Импульсные корреляции в канале рождения -у*^°+струя
2. Анализ структуры событий с помощью корреляционной функции потоков поперечной энергии в сегментах калориметра
Заключение
Список литературы

Квантовая хромодинамика (КХД) [1, 2] является в настоящее время основным кандидатом на роль теории сильных взаимодействий. В КХД адроны считаются составленными из кварков и глюонов, взаимодействие между которыми осуществляется за счет обмена цветными полями Янга-Миллса [3] Несмотря на впечатляющие достижения, эга теория еще далека от своего завершения. Исследования ведутся в разных направлениях, среди которых можно особо выделить два: физика больших и физика малых расстояний Хотя такое разделение и весьма условно, оно во многих случаях позволяет существенно упростить задачи и четче поставить вопросы, требующие дальнейшего исследования, оперируя с уже хорошо разработанными методами вычислений. К физике больших расстояний, например, относятся вопросы, связанные с удержанием кварков [4, 5, 6, 7], структурой вакуума КХД [8, 9], изучением фазовых переходов [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16] и др., где методы теории возмущений практически не работают. Помимо модельных исследований здесь широко применяют численные расчеты методом Монте-Карло в решеточной калибровочной теории (статистическая КХД) [17]. Физика малых расстояний, масштаб которых определяется “внутренней шкалой” (параметром перенормировки) КХД Лдсц, охватывает широкий класс так называемых жестких процессов, к описанию которых применимы методы теории возмущений вследствие наличия большого (по сравнению с характерными массами адронов и параметром Лдсц) импульсного маштаба [18].
Одним из основных предсказаний статистической КХД для кварк-глюон-ных систем с достаточно высокой температурой или плотностью барионного заряда является достижение деконфайнмента адронной материи и образование кварк-глюонной плазмы (КГП), в которой в силу коллективных эффектов экранируется цветовое взаимодействие между картонами [10, 11, 12, 13,

при рг > 1.5 -г 2 ГэВ/с [146, 147, 148, 149] — обусловлено недостаточностью одного гидродинамического описания при таких импульсах и согласуется с механизмом потерь энергии жестких партонов в азимутально несиммефинном объеме плотной материи [59, 145, 150] (см. более подробно в главе 2).
В гидродинамической теории можно локально ввести плотность энергии е{х) и энтропии 6(ж), давление р(х), температуру Т(х), а также 4-скорость и^(х) как функции координат х. Тогда закон сохранения тензора энергии-импульса при нулевом химическом потенциале приводит к уравнениям [33]
которые вместе с уравнением состояния р = р(е) образуют замкнутую систему для определения Т и иц. Прямое решение уравнений (34)—(36) для кварк-глюонной или адронной жидкости возможно лишь в некоторых частных случаях, и, как правило, приводит к довольно сложным компьютерным расчетам. Поэтому при исследовании эволюции материи, формируемой в симметричных ультрарелятивистских соударениях ядер, наиболее широко используется одномерная скейлинговая гидродинамика [102], описывающая лоренц-инвариантное движение материи, когда формирование частиц-партонов происходит на гиперповерхности одинакового собственного времени т = у? — г1, а спектры вторичных частиц буст-инвариантны в пространстве быстроты г] = 0.51п (^ + г)/{Ь — г), и для ультрарелятивистского уравнения состояния р = е/3 эволюция термодинамических параметров описывается в соответствии с (8). При этом коллективный поток в поперечном (относи 1ель-но оси столкновения ядер) направлении может рассматриваться как некоторая поправка на фоне сильного продольного движения материи [103,139,151] (прямое численное решение [138] гидродинамических уравнений подтвержда-
{и,1и" — д^)д^(пТ) + и^д^и1' = 0, О^и11) = 0, и1ги'1 = 1,
(34)
(35)
(36)