相对论重离子碰撞中QCD相图的实验研究

量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相图结构和相变临界点是高能物理理论和实验的研究热点。相对论重离子碰撞是探索QCD相图结构、寻找QCD相变临界点的有力工具。美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC)是目前世界上进行高能重离子碰撞的大型实验装置之一,其中的STAR(Solenoidal Tracker at RHIC)实验致力于高温高密条件下夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma,QGP)性质以及QCD相结构的实验研究。本文着重介绍近年来RHIC-STAR能量扫描实验中运用守恒荷高阶矩和轻核产生寻找QCD相变临界点的研究进展,最后将对高重子密度区QCD相结构的未来研究做出展望。

相对论重离子碰撞中的手征效应实验研究

量子色动力学中夸克和拓扑胶子场的相互作用可以产生局域宇称和电荷共轭宇称不守恒,这为解释宇宙中物质-反物质的不对称性提供了一种可能.在强磁场下,宇称不守恒会导致粒子按正负电荷分离,此现象称为手征磁效应(CME).相对论重离子对撞中与CME类似的手征反常效应还有手征涡旋效应(CVE),以及手征磁波效应(CMW)等.本文简要综述了当前相对论重离子碰撞实验中CME,CVE,CMW的研究进展.

相对论重离子对撞中奇异强子产生机制的实验研究进展

相对论重离子对撞是实验室研究夸克物质的理想途径,其中奇异性增强是寻找和研究新物质形态夸克胶子等离子体(quark-gluon plasma, QGP)的重要探针之一.本文系统阐述了我们课题组在奇异强子产生实验研究方面的几个工作,包括:(1)奇异强子产生机制的实验测量.从奇异夸克动力学角度研究QGP性质,并研究其产额比与量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD)物质相变的联系,发现在金核+金核对撞能量大于或小于√^(s)NN=19.6 GeV的实验区间,奇异强子产额随着横向动量变化出现显著差异.例如,在束流能量大于或等于19.6 GeV时,多奇异性强子产额比符合夸克并合模型描述;在束流能量小于19.6 GeV能区,该实验数据迅速偏离夸克并合模型计算结果,这可能是QCD相变的信号.(2)奇异性原子核-超氚核质量和结合能的精确测量.实验结果以高精度验证了电荷-宇称-时间(charge, parity, time, CPT)联合变换不变性在超氚核-反超氚核系统上成立,实现了CPT对称性在迄今为止最重反物质原子核上的检验,测量结果将为扩展标准模型参数提供实验限制.同时,发现超氚核结合能远大于0,更新了近50年前的测量结果,回应了长期困扰学界的超氚核结合能的"Dalitz之惑".新的测量结果也为理论计算超子-核子之间相互作用提供了更为精确的限制.(3)多奇异强子-核子相互作用的测量.实验结果提供了奇异数S=-3的Ω超子与奇异数S=0的质子作用强度的第一手数据,发现它们之间存在强吸引作用,有望形成奇异双重子态,检验了质子-Ω双重子态的理论假设.这些研究丰富了人们对强相互作用,尤其是QGP中奇异强子产额增强、物质-反物质基本对称性和多奇异性强子奇特态等的认识.

BEST合作组QCD相图研究进展

能量扫描理论合作组(Beam Energy Scan Theory Collaboration,BEST)的目标是建立一个可以描述美国相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy-Ion Collider,RHIC)上第二期能量扫描实验的动力学框架。该实验有可能找到强相互作用相图上的临界点。本文总结自2016年起,BEST合作组取得重要进展,并对未来探索中高密度区相图做了展望。

夸克物质中的超子整体极化与矢量介子自旋排列

相对论重离子对撞机RHIC上超子整体极化和矢量介子自旋排列的实验发现证实了近20年前提出的理论.该理论预言和实验测量开辟了一种从自旋这个新的自由度来研究高能重离子碰撞中产生的高温高密核物质特性的新途径.本文简略回顾了整体极化理论提出和实验发现,总结了现有大科学装置上的相关测量进展,以及国际上现有的多种理论解释.同时,简要介绍了STAR探测器近期升级所带来的物理机遇.

发现夸克-胶子等离子体存在的新证据

据美国布鲁克黑文国家实验室网站2003年6月11日报道:工作于相对论性重离子对撞机(RHIC)的物理学家宣布,他们创造了一种非同寻常的物理条件,有可能发现了夸克-胶子等离子体。现有物理学理论认为,夸克-胶子等离子体是宇宙大爆炸后百万分之一秒内存在的物质。RHIC 上的最新发现源于2003年1月至3月所进行的一系列实验,其中包括金核与氘核(氘-金)对擅的实验、两束氘核(氘-氘)对撞实验,并与所做的两束金核(金-金)

探测夸克──胶子等离子体

探测夸克-胶子等离子体是高能物理研究的最前沿领域之一。本文详细讨论了拧测夸克-胶子等离子体的方法、意义和形成夸克-胶子等离子体的临界物理条件及研究现状和趋势。

首次ALICE-China会议在北京召开

ALICE-China会议于1999年3月28～31日在北京召开。这是欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上大型重离子对撞实验(ALICE)国际合作组在中国举行的首次会议。参加会议的主要国家有中国、法国、俄罗斯、挪威。会议交流论文14篇。

日本科技厅和美国能源部签订一项执行协定

[《日本原子》1996年8月号第16页报道] 1996年5月3日,日本科技厅(STA)为促进基础科技领域内的合作同美国能源部(DOE)签订了一项执行协定。出席美国华盛顿哥伦比亚特区签字仪式的是日本科技大臣Nakagawa先生和美国能源部长Hazel R.O’Leary女士。这项协定归入更全面的日-美科技协定。

An Introduction to AdS/CFT Correspondence for Phenomenologists

We give a brief introduction to the AdS/CFT correspondence and its application to QCD physics,especiallyits application in the study of quark-gluon-plasma (QGP)formed in the relativistic heavy ion collision (RHIC).Thisreview is based on the talks given in several schools and programs for the phenomenologists working on nuclear physicsand particle physics.

21世纪物理科学发展展望

２１世纪物理科学发展展望著名物理学家李政道１９世纪末２０世纪初，物理科学中有两个相当重要的科学发现。一个是迈克耳孙－莫雷实验。这个实验证明，光顺着地球运动和逆着地球运动的速度是完全一样的。另外一个是普朗克的一个公式，炽热的物体放光时，会有不同的波长，...

铜—铜对撞产生更多的奇异性

在铜离子对撞中，每个核子产生的奇异夸克比更重的金离子对撞要多很多．这是在美国BNL实验室的相对论性重离子对撞机RHIC上物理学家的一项惊人发现．夸克通常被束缚在强子中．预期高能重核碰撞会产生早期宇宙中曾存在过的夸克-胶子等离子体．对夸克一胶子等离子体的研究不仅可以增进对把夸克束缚在一起的强力的了解，而且能提供关于早期宇宙的微观图像．

TOFr在STAR实验中的标定

基于多气隙电阻板室(MRPC)的STAR飞行时间探测器的一个板条的原型(TOFr)参加了2003年STAR实验的质子-质子对撞和氘-金对撞的物理运行.利用STAR实验中原有的赝顶点位置探测器(pVPD)和时间投影室(TPC),结合TOFr的时间及幅度信号,并考虑TOFr每个探测单元的尺寸,对影响时间分辨的各种因素进行了修正,实现了对TOFr的标定.实验数据给出的TOFr的本征时间分辨为85ps,在两倍标准方差下,其对π/K及K/p分辨的动量分别达到了1.6GeV/c和3.0GeV/c,大大提高了STAR探测器的粒子鉴别能力.

RHIC能区反物质和奇特粒子态研究

本文介绍了我们在相对论重离子对撞机上进行反物质奇特粒子态研究上的新进展.主要包括:通过反质子-反质子动量关联函数研究,提取出反质子间相互作用的有效力程和散射长度等关键物理参数,在实验上实现反物质间相互作用力的首次测量,结果表明反质子之间存在较强的吸引力,足够克服反质子-反质子之间的排斥力,结合成反物质原子核;通过质子-Ω及其反粒子对动量关联函数测量,在实验上寻找多奇异性双重子态,实验结果表明质子与Ω超子之间存在强的吸引,约为27 MeV,远大于氘核的结合能.

RHIC能区STAR上重味夸克偶素产生的实验进展

相对论重离子对撞最主要的物理目标之一是寻找夸克-胶子等离子体(QGP)存在的证据并研究其特性.在研究QGP的诸多探针中,重味夸克偶素在重离子碰撞中由于'色屏蔽'效应而造成的压低被认为是QGP产生的直接信号.随着实验和理论的进展,人们发现QGP中的'再产生'和冷核物质效应也会显著地影响重味夸克偶素在重离子碰撞中的产额.近年来,以中美为主研制的STAR缪子探测器(MTD)大大提升了RHIC能区的重味夸克偶素实验研究能力,为探索其在QGP中的各项行为提供了精准的实验依据.本文总结了RHIC-STAR合作组近年来在200 GeV质子-金核和金核-金核对撞中重味夸克偶素J/ψ及Y的产生的实验研究进展.并介绍了近年来相对论重离子碰撞中重味夸克偶素一个新的研究方向——极低横动量J/ψ的实验研究.