利用机器学习研究中低能重离子碰撞中的物理问题

中低能重离子碰撞的内禀涨落破坏了重离子碰撞的初态输入量与末态观测量的一一对应关系,从而对利用机器学习从末态观测量反推感兴趣的初态输入物理量,如碰撞参数、状态方程等提出了新的挑战。本文从微观动力学输运模型出发,分析了末态观测量相对于初态输入量产生分布的原因。理论计算表明末态观测量对于初态输入量的涨落近似满足高斯形式。通过结合贝叶斯定理和无监督的机器学习算法,可以模型无关地分类碰撞的事件以及重构碰撞参数的分布。进一步利用两种神经网络对质子、中子在同位旋非对称介质中有效质量的劈裂进行了分析,指出末态实验数据的扁平化处理能提高卷积神经网络和简单神经网络分辨质子、中子有效质量劈裂的精度。

重离子碰撞中QCD物质整体极化的实验测量

高能重离子碰撞中Λ超子和φ, K*0矢量介子的整体极化的实验数据证实了夸克物质整体极化的新现象,引起了研究人员的广泛关注,成为高能核物理前沿新的热点研究方向.本文主要从实验测量上回顾整体极化研究,着重阐述相对论重离子对撞机(RHIC)上的螺旋径迹探测器(STAR)合作组在不同对撞能量点开展的Λ超子和φ, K*0介子的整体极化测量结果,并拓展到含有多个奇异夸克粒子Ξ,Ω的整体极化测量和Λ沿着束流方向的局域极化研究.本文也将简单点评大型强子对撞机(LHC)能区和HADES实验低能区的测量结果,并对这些实验结果给出的物理信息进行简单描述.

重离子碰撞中的矢量介子自旋排列

在非对心相对论重离子碰撞中,参与反应的系统具有巨大的轨道角动量,从而使产生的夸克胶子等离子体具有极强涡旋场,并通过自旋-轨道相互作用导致部分子的自旋极化,经过强子化导致重子的自旋极化以及矢量介子的自旋排列等可观测效应.矢量介子的自旋排列是指其自旋密度矩阵的00元素ρ00偏离1/3.在矢量介子衰变到两个赝标介子的过程中,衰变产物的极角分布只与ρ00有关,以此可以对自旋排列进行测量.理论研究表明,重离子碰撞过程中,重子的自旋极化反映了夸克自旋极化的时空平均效应,而矢量介子自旋排列则反映了夸克反夸克自旋极化的局域相空间关联.本文回顾了相对论重离子碰撞中矢量介子自旋排列的相关理论工作.重点以非相对论夸克融合模型为例,明确地计入夸克极化的相空间依赖性,展示了矢量介子自旋排列与夸克反夸克自旋极化特别是它们之间相空间关联的关系.本文还讨论了涡旋、电磁场、有效ø介子场以及它们的局域涨落对ø介子自旋排列的贡献,结果显示强作用场的时空关联效应是导致ø介子自旋排列的主要因素.矢量介子自旋排列为探索强相互作用物质和强相互作用场的性质提供了新途径.

基于机器学习从逐事件重离子碰撞提取物理信息

在重离子碰撞实验和输运模型模拟中均可逐事件获取观测量数据,然而,利用重离子碰撞研究核物质性质时通常只使用观测量对所有事件的平均值。机器学习拥有强大的数据分析和处理能力,可有效利用逐事件观测量数据中包含的丰富信息。本文通过极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型和机器学习算法的结合,为相关问题的研究提供新途径。研究结果显示,机器学习方法可从逐事件的观测量数据中提取关键物理参数的信息。此外,利用机器学习中特征量重要性归因方法,还可找出对提取相关参数最重要的特征量,从而对研究这些问题提供有价值的参考。

高能重离子碰撞过程的自旋与手征效应专题编者按

自旋效应在近代物理学发展中发挥着极其重要的作用,自20世纪90年代起,随着实验上“质子自旋之谜”以及在高能反应中一系列意外的自旋效应的发现,强相互作用自旋物理就一直是粒子物理研究的热点前沿之一.但对高能重离子碰撞过程,人们一度认为自旋效应不可能有重要作用.主要原因不仅是实验上将原子核极化是极其困难的,而且即使原子核是极化的,原子核内核子的极化度也很小,所以在实验中测量到原子核的极化效应几乎是不可能的。

利用机器学习解决重离子碰撞中的关键问题

本文介绍了当前用于重离子碰撞研究几种代表性的输运理论模型,并以应用它们进行的计算结果为例介绍输运理论对重离子碰撞的研究工作进展。对目前输运理论面对的一些困难以及机器学习在重离子碰撞输运理论中的应用现状进行总结,提出了输运理论中有待机器学习方法解决的几点关键问题:建立Boltzmann方程的基本假设导致丢失核子间关联;Boltzmann方程类型仅考虑两体碰撞而忽略了多体碰撞的特点不符合高密度问题下的实际物理情况;QMD类型对量子效应的考虑不够精确;采用多时间尺度处理从剧烈碰撞阶段到达到局域平衡问题;模型输入相关物理量对应的实验观测数据不足。

相对论重离子碰撞中π介子椭圆流劈裂

近年来,美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上正在进行着束流能量扫描实验,STAR国际合作组的研究人员发现π介子椭圆流劈裂与电荷不对称度存在着线性关系.该现象被认为是手征磁波效应的重要信号.本文基于拓展的多相输运模型,利用三味Nambu-Jona-Lasinio(NJL)模型研究了构成π+和π-介子不同的夸克同位旋平均场势,为解释π介子椭圆流劈裂与电荷不对称度线性关系的实验现象提供了新思路,可为同质异素体碰撞以及致密星体中夸克物质同位旋效应研究提供理论依据.

相对论重离子碰撞中光子-光子相互作用的碰撞参数依赖性

在相对论重离子碰撞中,接近光速的重离子产生的超强电磁场,由于洛伦兹收缩效应可等效为线性极化的准实光子,进而诱发光子-光子相互作用产生正负轻子对.相对论重离子对撞机RHIC和大型强子对撞机LHC上的国际合作实验在非超周边重离子碰撞中观测到相干光致产生过程,发现正负轻子对的横动量分布相比于其在超周边碰撞发生显著的展宽,为研究解禁闭物质--夸克胶子等离子体的电磁性质提供了新途径.本文主要回顾相对论重离子碰撞中光子-光子相互作用对碰撞参数依赖的实验研究,并讨论其在侦测夸克胶子等离子体电磁性质方面的重要意义.

相对论重离子碰撞中的喷注淬火效应

相对论重离子碰撞中产生了高温高密解禁闭的夸克胶子等离子体(QGP),研究QGP的性质是高能核物理目前最重要的物理目标之一.其中,应用喷注淬火作为硬探针研究QGP的性质是一个非常重要的手段.喷注淬火指的是相对论重离子碰撞中产生的高能部分子穿过QGP时,通过强相互作用导致的能量损失效应.本文主要介绍喷注淬火效应的最新研究进展,具体包含喷注淬火效应对强子、喷注和喷注子结构的介质影响,以及目前理论上面临的问题和困难.

中能重离子碰撞中同位旋效应的灵敏探针

在重离子碰撞过程中， 基于重质量的弹核轰击轻质量靶核有大量中等质量碎片向前发射的逆运动学效应， 利用同位旋相关的量子分子动力学观察和研究了重离子碰撞过程中同位旋效应的灵敏性． 计算结果表明在所选能区， 中等质量碎片的多重性与带电粒子总数之间的关联是提取介质中核子核子碰撞截面的灵敏观测量， 而此时对称势的同位旋效应却不明显．

重离子碰撞中的同位旋效应

根据近年来利用同位旋相关输运理论在中能重离子碰撞同位旋效应研究方面的成果 ,并结合国际上在该问题上的进展 ,综合介绍和分析了中能重离子碰撞中的多重碎裂、原子核阻止和前平衡发射中子 -质子比的同位旋效应及其随入射道条件 :入射能量、碰撞参数、碰撞系统的质量 ,特别是随中子 -质子比的演化过程 .讨论了利用以上物理观测量在提取同位旋非对称核物质状态方程知识方面的可能性 ,并对其发展进行了展望 .

同位旋相关的输运理论和中能重离子碰撞中同位旋效应研究进展

本文对现有的描述中能重离子碰撞中同位旋相关的输运理论进行了评述 ,并给出了采用这些理论研究中能重离子碰撞中同位旋效应的最新成果 。

中能重离子碰撞

叙述了中能重离子核反应的一些基本理论方法，同时对当前中能重离子物理研究的热点，如核物质的液汽相变、集体流、多重碎裂、核态方程、介质中的核子－核子散射截面以及同位旋效应作了较全面的叙述。最后对当前中能重离子核物理的发展前景作了介绍。

重离子碰撞的两体关联输运理论

对中能重离子碰撞的两体关联输运理论、它的Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ截断和守恒定律进行了研究．该理论包括了时间相关的平均场、两体关联和Ｐａｕｌｉ原理，并且时间相关的平均场和两体关联动力学之间在自洽耦合和非耦合两种情况下进行了数值计算和讨论．初步计算结果表明，两体关联输运理论能对重离子碰撞动力学过程进行合理的描述，总粒子数、总动量和总能量基本上守恒，从而表明该理论是一个很有发展前景的输运理论．

中能重离子碰撞过程中同位旋分馏的特征和机制

利用同位旋依赖的QMD模型主要对中能重离子碰撞中同位旋分馏机制和主要特征进行了讨论和分析 ,得到了一些有趣的结果 ,并建议将同位旋分馏强度作为提取同位旋相关平均场和建立同位旋不对称核物质状态方程的探针 .

中能重离子碰撞过程中的同位旋分馏

本文主要在我们近几年来对中能重离子碰撞中同位旋分馏研究工作的基础上,结合国际上对这个问题研究的进展。对同位旋分馏动力学,产生同位旋分馏的机制,入射道效应,特别是建议将同位旋分馏强度作为提取同位旋相关平均场和建立同位旋不对称核物质状态方程的可能性进行了讨论和分析。并进一步对该问题的深入研究进行了讨论。

中能重离子碰撞动力学理论的新进展

简要评述当前几种主要的中能重离子碰撞动力学理论优缺点的基础上，介绍本小组初步建立起来的两体关联输运理论以及中能重离子碰撞中同位旋相关输运理论的进展情况．

高能重离子碰撞中的横能量分布研究

以强子核碰撞的独立源理论为基础,建立了重离子碰撞的独立源模型,给出了重离子碰撞中参与者数的几率分布函数,导出了末态粒子横能量分布方程,所得的结果较好地反映了实验事实.

高能重离子碰撞中能量密度和粒子密度数值分析

分别用无穷级数展开方法和数值积分计算中的高斯 拉盖尔求积法对高能重离子碰撞中能量密度和粒子密度数值进行计算 ,并对结果及级数展开中的高次项和一次项的大小进行了比较。结果表明 :高斯 拉盖尔方法可以作为一种实用的算法应用在高能重离子碰撞的计算中。

超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验综述

综述了超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验进展及相关的物理学研究现状,内容包括:BNL/AGS能区和CERN/SPS能区的固定靶实验回顾,BNL/RHIC能区的对撞实验现状以及对CERN/LHC能区的对撞实验的预期.