椭圆流Pb-Pb确定粒子的碰撞TeV

文摘

在本文中,通过使用一个Tsallis-Pareto-type函数和多源热模型,粒子的椭圆流系数 , , , ,和在质量重心的能量产生Pb-Pb碰撞正在调查中。在碰撞的过程中进化,因为几何结构,压力梯度,和热扩散效应,变形和翻译发生在各向同性发射源,从而导致的方位分布各向异性粒子最终状态。根据这些动态因素,椭圆流的依赖在横向动量描述。

1。介绍

近年来随着碰撞能量逐渐增加,高能物理发展迅速。一方面,nucleus-nucleus碰撞的能量范围已经扩大了(1- - - - - -4]。另一方面,末态粒子的种类由探测器已经变得更加明确(5- - - - - -7]。这创造了更好的条件获得碰撞机制的深入理解。高能末态粒子的分布是很重要的要理解流体动力学的演化机制,而末态粒子的流动效果是有意义的新物质形态,夸克-胶子等离子体(QGP) [8- - - - - -10]。QGP的形成需要一个极其高温、高密度的环境。夸克和胶子发布状态,类似于一个理想流体。从一个各向异性的末态粒子测量方位角分析相对论重离子对撞机(RHIC) [11)和大型强子对撞机(LHC) (12),可以看出,生成的材料不受重力影响QGP强耦合条件下的。夸克和胶子的高温、高密度状态受到多种因素的影响。通过压力梯度的能量密度的异质性和不对称的几何结构的早期阶段碰撞动量转换为末态粒子的各向异性,最后表现为流效应(13,14]。

在高能碰撞的进化过程中,有两个主要阶段,化学定额出局和动态定额出局。前发生在形成阶段,不同种类的粒子,粒子衰变和一代保持动态平衡。这是一个非弹性碰撞的过程。第二个过程后,在扩散阶段。动量和能量在热平衡状态维护一个弹性碰撞的过程。两个阶段后,随着温度下降,最终状态的粒子被操作系统。各种物理性质的末态粒子然后测量探测器,如纵动量谱(15,16)、速度(pseudorapidity)分布17,18],[多重性分布19,20.),和流动的效果21- - - - - -30.]。通过使用各种理论模型最终状态分布的分析,动态进化机制,相图信息,和粒子归因的量子色动力学推导。

在非中心nucleus-nucleus碰撞,主要的流动效应系数是二阶谐波,叫做椭圆流( )。值用于表示系统中集体运动。集体运动的特点在QGP的碰撞形成的。流效应所引起的不对称的初始几何结构和异构操作系统包括直接的能量流,椭圆流,和三角流。所有谐波系数量化的( )的傅里叶分解31日,32]:

类似的远程脊结构和积极的系数曾被观察到在实验21]。理论上,假设这些都是基于集体效应引起的水动力碰撞粒子的进化。

先前的研究[33- - - - - -35)提出了一个描述椭圆流在一个较小的范围内。此外,飞机上横向各向同性的假设和排放源的翻译和扩张的影响。在本文中,基于多源热模型,使用Tsallis-Pareto-type的分布函数,在质量重心的能量 ,的依赖的椭圆流识别粒子( , , , ,和 )在不同中心间隔Pb-Pb碰撞在横向动量描述(36]。多源热模型是一种统计模型,基于一维字符串模式37)和火球模型(38和从热化缸模型开发39,40]。根据多源热模型,许多当地排放源在高能碰撞形成沿入射方向,和末态粒子喷射所产生的这些排放来源。其他框架的一个排放源,源是各向同性的,也就是说,最终产生的粒子发射源发出的各向同性的假设。由于差异影响参数,中心,在空间位置上,或能量密度,排放源的温度、激励程度,和粒子成功率可能会有所不同。与以前的工作相比(33- - - - - -35多源热模型,不仅是横向动量的范围更大,但也末态粒子的识别更准确。

2。模型和公式

在本文中,使用多源热模型(41- - - - - -45和Tsallis-Pareto-type函数46- - - - - -49),确定粒子的椭圆流Pb-Pb碰撞进行了分析。每个源的源模型,Tsallis-Pareto-type函数显示了出色的许多微粒的光谱测量的重现性;形式是:

在哪里

在哪里静止质量,是速度,是粒子的数量。根据一些nonextensive热力学粒子模型,自由参数 ,平均粒子能量相关,代表了平均有效温度的交互系统,是粒子在不同速度输出间隔,表示流程的nonextensivity,玻耳兹曼分布的光谱的离开。整合速度后,横动量的分布密度函数是:

在哪里表示归一化常数,这取决于自由参数和 。因此,它是很自然的 。

相关工作(50)表明,末态粒子的横动量分布在nucleus-nucleus碰撞形成满足Tsallis-Pareto-type函数。按照蒙特卡罗方法,由方程(5),横向动量可以提取。在这个表达式,代表随机数均匀分布在[0,1],和可以给出:

一个各向同性的假设下排放源,末态粒子的方位分布是偶数,分布函数是:

蒙特卡罗方法,随机数的方位可以获得:

在哪里代表一个随机数分布在[0,1]。让梁的方向轴,使飞机的反应飞机。因此,动量组件

由于参与者的几何结构,压力梯度,与媒介的互动,排放源变形和翻译其他框架。因此,介绍了一个各向异性的排放源多源热模型。量化排放源的变形和翻译,和表达的变形和翻译的排放源轴, 代表扩张(压缩), 代表翻译沿着积极(消极的)轴。一般来说,对于粒子具有不同中心的间隔和横向动量,不同或得到了。作为第一近似,实证关系可以表示为:

在哪里 , , 是免费的参数。为简单起见,默认和 。由于变形,以上修改成为:

然后横向动量转换:

最后,末态粒子的椭圆流可以表示为:

3所示。与实验数据的比较

使用多源热模型,各种粒子的各向异性光谱数据中生成Pb-Pb碰撞(36)进行了研究和分析。粒子 , , , ,和位于不同的中心间隔在0 - 70%,取决于什么的横向动量 。的速度范围 。为粒子 , ,和 ,测量在hypercenter碰撞(0 - 1%)也显示。

图1显示了椭圆流的介子生成在Pb-Pb碰撞能量在不同中心的间隔。爱丽丝协作测量的数据在不同中心的间隔是由不同的固体符号,和统计误差和系统误差都是考虑到酒吧(36]。生成的曲线拟合结果Tsallis-Pareto-type框架功能的多源热模型。表1显示了安装自由参数( , , , ,和 ), 和自由度(自由度)。很明显,模型结果与实验数据一致。在数据拟合计算,表明有效温度增加中心比例减少,但这的价值保持不变,被认为是9。很明显,增加而在低在高的地区,然后慢慢减少地区。最大值对应的横向动量增加而增加粒子质量。这一趋势反映在的值 , ,和 。此外,不难发现参数首先与中心迅速增加的百分比,然后慢慢减少。最后,的值在一个合理的范围内,这不仅是影响实验错误,但也与理论计算结果的不准确。

图2显示了的在给定的中心间隔。类似于图1固体符号也代表了由爱丽丝协作,记录实验数据和误差棒包括统计和系统误差。曲线拟合的结果使用Tsallis-Pareto-type函数。拟合参数和景深也列在表中1。很明显,实验数据模型拟合的结果。在计算有效温度的值从中央到边缘碰撞和减少系统比那些粒子 。随着中心的百分比的增加,的值首先迅速增加,然后缓慢下降,如图1。

图3显示了的 ,这取决于横动量。数据4和5显示椭圆流之间的关系和横向动量谱和 ,分别。固体符号数据点和曲线显示模型的结果。拟合参数值,景深, ,都包含在表1。很明显,是在良好的协议与实验数据相吻合。然而,如图4在给定的中心60 - 70%的区间,有一个基准点位于Gev / c,严重偏离了拟合值。这个偏差的物理机制是不理解。同样的,当从中央到边缘碰撞,增加,迅速增加,然后慢慢减少。总体而言,该模型符合频谱确定粒子的测量在不同中心间隔由爱丽丝在Pb + Pb碰撞约 。

根据拟合结果如图1- - - - - -5,图6显示了扩展因数之间的依赖关系和横向动量在给定的中心间隔不同的粒子 , , , ,和 。对某一粒子,是不同的在不同的中心。曲线的最大和最小的依赖关系是基于方程(11),由实线和虚线。变化趋势是相似的,但范围略有不同。此外,随着粒子质量的增加,也会增加。图7显示了拟合参数 ,这取决于中心的变化。从中央到边缘的碰撞时,有效温度逐渐下降。

4所示。讨论和结论

从上面的比较,根据拟合结果拟合自由参数不是真正的温度(温度动力学定额出局)排放源,但有效温度。众所周知,交互系统的动能定额出局(碰撞的最后阶段)由热运动不仅影响,还受到流的效果。真正的排放源的温度应该反映粒子的热运动,因此真正的源的温度是温度动力学定额出局。从椭圆流谱提取的有效温度包括粒子的热运动和影响。通过解剖有效温度,可以获得真正的交互系统的温度。有效温度之间的关系,真正的温度和流速是不完全清楚。因此,这一工作获得的有效温度的价值高于动能定额出局的温度。

表1显示的参数第一次与中心迅速增加比例慢慢减少。它达到最大作为中心比例达到30%左右。此外,图6显示,随增加横向动量 。然而,图7显示的参数下降逐渐从中央到边缘碰撞。至于依赖关系,它很容易理解。

从participant-spectator几何结构,可以看出,随着中心百分比增加,重叠部分减少的程度,而不对称上涨。椭圆流之间存在近似的线性关系和偏心率的参与者。因此,随着中心百分比,椭圆流也在增长。然而,外围的粒子碰撞是略小于中部的碰撞。这可能是由于短系统下的生活周边碰撞,导致小 。因此,首先与中心迅速增加的百分比,然后慢慢减少。

然而,随着中心比例上升,有效温度逐渐下降。按照几何结构的碰撞中心比例减少,所涉及的核子数量的增加,和重叠的部分也增加,导致更高的能量密度和强度的交互,这表现为更高的温度。有效的温度这一研究获得的高于真实的温度。这样做的原因是,有效温度包含真正的温度和流动的效果。值不包括流效应应该等于真实的温度。图7表明,粒子与相当的质量,低的有效温度变化范围是相似的。

总之,基于多源模型,通过引入一个Tsallis-Pareto-type函数,确定粒子的椭圆流Pb-Pb碰撞中产生是正确分析。因此,在碰撞过程中,不对称,扩张,和翻译的影响几何结构影响最终状态的动态粒子。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

伦理批准

作者宣称他们是符合道德标准的内容。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

Aknowledgments

这项工作得到了国家自然科学基金资助11447137和11447137号和太原师范大学博士科研基金批准号下I170108。

引用

1. m . Aaboud et al。(阿特拉斯合作)、“t¯tZ测量和t¯t W横截面在与质子间的对撞√s = 13 TeV ATLAS探测器”物理评论D,第99卷,第072009页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. m . Aaboud et al。(阿特拉斯合作)、“four-lepton不变的质谱的测量13 TeV ATLAS探测器与质子间的对撞,”高能物理学杂志》上卷,04 p。048年,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. m . Aaboud et al。(ATLAS和CMS合作)、“single-top-quark生产组合截面测量和| f_LVV_结核病|决定在√s = 7和8 TeV ATLAS和CMS实验,”高能物理学杂志》上卷05,p。088年,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. r . Aaij et al。(LHCb合作),”B的测量⁺B⁰和Λ⁰_b生产在磅的碰撞√_神经网络= 8.16 TeV。”物理评论D,第99卷,第052011页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. a . m . Sirunyan et al . (CMS)合作,“tt¯生产截面,测量顶夸克的质量,和强耦合常数使用dilepton事件在√s = 13 TeV pp碰撞,“欧洲物理期刊C,第79卷,第368页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. a . m . Sirunyan et al . (CMS)合作,“观察两个兴奋的B⁺_c状态和测量的B⁺_c(2年代)质量页碰撞在√s = 13 TeV。”物理评论快报,第122卷,第132001页,2019 cms。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. j·亚当et al。(明星合作)、“测量纵向旋转不对称的玻色子生产疲软在√s = 510 GeV与质子间的对撞,”物理评论D,第99卷,第051102页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. 比比et al。(火卫一协作),发现在RHIC火卫一的角度看,“核物理学一个,卷757,不。1 - 2日,28 - 101年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. Aidala et al。(凤凰合作)、“夸克-胶子等离子体液滴与三个不同的几何图形,“自然物理,15卷,不。3,p。214年,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 温格et al。(布拉姆斯的合作),“夸克胶子等离子在RHIC和色玻璃凝聚吗?从勃拉姆斯实验角度。”核物理学一个,卷757,p . 2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. k . Adcox et al。(凤凰)合作,“形成致密partonic物质在RHIC相对论nucleus-nucleus碰撞,“核物理学一个,第757卷,第184页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. 美国Chatrchyan et al . (CMS Collaborataion),“测量椭圆各向异性在PbPb碰撞产生的带电粒子√sNN = 2.76 TeV,”物理评论C,第87卷,第014902页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. d . Derendarz et al。(阿特拉斯合作)、“流谐波在Pb + Pb碰撞√SNN = 2.76 TeV ATLAS探测器,“核物理学一个,第931卷,第1002页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. b . Schenke p Tribedy, r . Venugopalan”glasma初始条件波动和流在重离子碰撞,“物理评论快报,第108卷,第252301页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 诉Khachatryan et al . (CMS)合作,“测量横向动量谱在pp碰撞产生的希格斯玻色子√s = 8 TeV使用H→WW衰变,”高能物理学杂志》上卷03,p。032年,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. Adare et al。(凤凰合作)、“确定带电强子生产在p + pcollisions√s = 200和62.4 GeV,”物理评论C,第83卷,第064903页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. b . Abelev et al。(爱丽丝)合作,“Pseudorapidity带电粒子密度在p + PbCollisions√_神经网络= 5.02 TeV。”物理评论快报,第110卷,第032301页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. g . j . Alner et al . (UA5合作)、“质子反质子的一般研究物理学√s = 546 gev,”物理物理快报的评测报告部分,第154卷,第247页,1987年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. z瓦伦蒂娜et al。(爱丽丝)合作,“带电粒子多样性分布在一个宽pseudorapidity范围与爱丽丝与质子间的对撞,”核物理学一个卷,956年,第532 - 529页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. Adare et al。(凤凰合作)、“更高的净电荷累积量的测量多样性分布在非盟盟+碰撞√_神经网络= 7.7 - 200 GeV。”物理评论C,第93卷,第011901页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 美国Acharya et al。(爱丽丝)合作,“各向异性流在Xe-Xe碰撞√_神经网络= 5.44 TeV。”B物理快报,第784卷,第82页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. m . Aaboud et al。(阿特拉斯合作)、“测量方位各向异性产生的带电粒子在√年代_神经网络= 5.02 TeV Pb + Pb与ATLAS探测器,碰撞”欧洲物理期刊C,第78卷,第997页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. d . Solanki p·索伦森,巴苏,r . Raniwala和t . k . Nayak“椭圆光束能量的依赖关系与阿姆普特模型和三角流,”B物理快报,卷720,不。4 - 5,352 - 357年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. g . Aad et al。(阿特拉斯合作)、“测量pseudorapidity和椭圆流的横向动量依赖的带电粒子在铅同位素碰撞√_神经网络= 2.76 TeV ATLAS探测器”,B物理快报卷,707年,第348 - 330页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. Aamodt et al。(爱丽丝)合作,“椭圆流Pb-Pb带电粒子的碰撞在√_神经网络= 2.76 TeV。”物理评论快报,第105卷,第252302页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. 调查局Abelev et al。(明星合作)、“带电和奇怪的强子椭圆流在铜+ Cucollisions√_神经网络= 62.4,200 GeV。”物理评论C,第81卷,第044902页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. Afanasiev et al。(凤凰合作)、“椭圆流φ介子和(反)氘核盟+非盟在sqrt (s_NN) = 200 GeV碰撞,“物理评论信,第99卷,第052301页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. Alt et al。(NA49协作),“导演和椭圆流的带电介子和质子在Pb + Pbcollisions 40和158 AGeV,”物理评论C,第68卷,第034903页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. a . m . Poskanzer et al . (NA49合作)、“指挥中心的依赖关系和椭圆流SPS,”核物理学一个卷,661年,第344 - 341页,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. l . Adamczyk et al .(明星合作)、“中心和横向动量椭圆multistrange强子和依赖ϕ介子在非盟盟+碰撞√_神经网络= 200 GeV。”物理评论快报,第116卷,第062301页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. 张Voloshin和y,“流研究相对论性核碰撞的傅里叶展开方位粒子分布,“《物理C,卷70,不。4、665 - 671年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. a . m . Poskanzer和s·a·沃罗申”方法分析各向异性流在相对论性核碰撞,“物理评论C卷,58 p。1671年,1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. 中州。陈和F.-H。刘”,从各向异性产生的带电粒子谱中提取事件模式在2.76 TeV Pb-Pb碰撞,“欧洲体育杂志,53卷,p。230年,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. h . r . e .问:Wang Wei,公元前,f·h·刘,“椭圆流依赖参与者核子数在非盟盟+碰撞√_神经网络= 200 GeV。”物理评论C,第83卷,第034906页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. 在公元前。李,y y。傅,E.-Q。王,X.-J。温,F.-H。刘”,依赖椭圆流横向动量√_神经网络= 200 GeV Au-Au和√年代_神经网络= 2.76 TeV Pb-Pb碰撞。”中国物理快报卷,29号7,072501年,页2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. 美国Acharya et al。(爱丽丝)合作,确定粒子的“各向异性流在Pb-Pb碰撞√_神经网络= 5.02 TeV。”高能物理学杂志》上,09年卷,p。006年,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. k·维尔纳,”字符串,坡密子和金星模型ultrarelativistic强子相互作用的能量,”物理物理快报的评测报告部分,第232卷,第87页,1993年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
38. g·d·威斯特法,j·戈塞特,p . j .约翰森et al .,“核火球模型从相对论重离子碰撞质子包容性的光谱,”物理评论快报37卷,1202页,1976。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. f·h·刘,y . a . Panebratsev Pseudorapidity簇射粒子分布在重离子诱导相互作用在高能核乳胶,”物理评论C,卷59,p。1798年,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. f·h·刘,y . a . Panebratsev重子速度分布在ultrarelativistic nucleus-nucleus碰撞能量,”物理评论C,卷59,p。1193年,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
41. f·h·刘和j·s·李,“同位素生产截面的碎片⁵⁶铁+p和^136年Xe (^124年Xe) +能量范围从300 Pb的反应一个1500年AMeV。”物理评论C,第78卷,第044602页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
42. f·h·刘,“统一描述碰撞中产生的末态粒子的多样性分布在高的能量,”核物理学一个,卷810,不。1 - 4、159 - 172年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
43. f·h·刘,n . n . Abd真主和b·k·辛格“依赖的黑色碎片在极角方位和投射角分布在4.5 AGeV / c silicon-emulsion碰撞,“物理评论C,第69卷,第057601页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
44. f·h·刘”,纵向和横向流动的质子在2 - 8 AGeV盟−盟碰撞,“Europhysics字母,卷63,不。2,p。193年,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
45. f·h·刘,y .问:高,t .田和b·c·李”的统一描述横向动量光谱提供的软、硬过程在高能核碰撞,“欧洲体育杂志,50卷,p。94年,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
46. a . m . Sirunyan et al . (CMS)合作,“测量带电介子、k中介子和质子生产在√s = 13 TeV与质子间的对撞,”物理评论D,第96卷,第112003页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
47. c . Tsallis”泛化的波尔兹曼吉布斯统计,”统计物理学杂志,52卷,不。1 - 2、479 - 487年,1988页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
48. t . s .比罗g . Purcsel, k . Urmossy“Non-extensive夸克物质方法,”欧洲体育杂志40卷,第340 - 325页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
49. 诉Khachatryan et al . (CMS)合作,“横向动量和pseudorapidity分布的带电强子在pp碰撞√s = 0.9和2.36 TeV。”高能物理学杂志》上卷,02年p。041年,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
50. x w·他·h·r·魏和f·h·刘,“光的化学势强子和夸克从消极到积极收益比率在高能粒子pp碰撞,“物理学杂志G:核和粒子物理,46卷,p。025102年,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2020王Er-Qin et al。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。这篇文章的出版由SCOAP资助³。