LHCb实验利用电弱探针与光诱导过程研究核物质效应的进展

本文介绍了LHCb实验中的两项重要研究,旨在以电弱相互作用玻色子为工具探索原子核中的部分子分布函数(nuclear parton distribution functions,n PDFs).第一项研究利用质子-铅核对撞数据测量了Z玻色子的产生,用Z玻色子作为探针研究量子色动力学(quantum chromodynamics,QCD)和nPDFs.通过测量Z玻色子的产生截面,研究人员可以更准确地确定和理解部分子在核物质环境中的分布,从而完善现有的QCD理论并提高nPDFs的精度.第二项研究在铅核-铅核超周边对撞中研究了J/ψ和ψ(2S)介子的光致产生.这种对撞中,两个铅核通过光子和核内胶子的相互作用产生粲夸克偶素.相干光致产生涉及光子与整个原子核的胶子相互作用,能量交换较小,原子核保持完整.该研究验证了现有的微扰QCD和胶子交换模型,并提供了关于核遮蔽效应和核内胶子分布的重要信息.LHCb实验首次测量了粲夸克偶素随横动量变化的相干光致产生截面,并观测到了衍射效应,为未来高能核物理研究提供了宝贵数据.

通过高能核-核碰撞中的光生过程研究原子核结构

在高能核-核碰撞实验中,接近光速运动的高带电重离子会产生极强的电磁场,从而诱导光子-光子相互作用和光子-核子相互作用的光致产生过程.这些光致产生的产物包括双轻子对和矢量介子等多种末态.近年来,超周边和偏心重离子碰撞中所产生的一系列新颖实验结果,通过与理论计算相互促进和验证,为研究原子核结构和核子分布等提供了良好的条件和独特的机遇.本论文简要介绍了相对论重离子对撞机RHIC和大型强子对撞机LHC上,超周边以及偏心相对论重离子碰撞实验在测量原子核电荷分布、胶子分布以及中子皮等方向的最新进展.